स्थिर दबाव
द्रव यांत्रिकी में स्थैतिक दबाव शब्द के कई उपयोग हैं:
- विमान के डिजाइन और संचालन में, स्थैतिक दबाव विमान के पिटोट-स्थैतिक दबाव प्रणाली में हवा का दबाव है।
- द्रव गतिकी में, कई लेखक अस्पष्टता से बचने के लिए 'स्थैतिक दबाव' शब्द का उपयोग केवल 'दबाव' के लिए प्राथमिकता में करते हैं। चूंकि, अधिकांश 'स्थैतिक' शब्द को निकाला जा सकता है और उस उपयोग में दबाव तरल पदार्थ में नामित बिंदु पर स्थिर दबाव के समान होता है।
- 'स्थैतिक दबाव' शब्द का उपयोग कुछ लेखकों द्वारा द्रव स्थैतिकी में भी किया जाता है।
विमान के डिजाइन और संचालन में स्थैतिक दबाव
विमान का पिटोट-स्थैतिक दबाव प्रणाली इसके अल्टीमीटर के लिए महत्वपूर्ण इनपुट है और पिटोट दबाव प्रणाली के साथ, एयरस्पीड इंडिकेटर को भी चलाता है।[1]
स्थैतिक दबाव प्रणाली विमान के बाहरी हिस्से के लिए एक छोटे से उद्घाटन के माध्यम से खुली होती है जिसे स्थैतिक पोर्ट कहा जाता है, जो उस ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव को अनुभूत करने की अनुमति देता है, जिस पर विमान उड़ रहा है। उड़ान में, वायु दाब विमान के बाहरी भाग के चारों ओर अलग-अलग स्थितियों में थोड़ा भिन्न होता है, इसलिए डिजाइनरों को स्थैतिक पोर्टों के स्थानों को सावधानी से चुनना चाहिए। जहां भी वे स्थित हैं, पोर्टों का निरीक्षण करने वाला वायु दाब सामान्यतः विमान के हमले के तात्कालिक कोण से प्रभावित होता है।[2] उस देखे गए दबाव और वास्तविक वायुमंडलीय दबाव (ऊंचाई पर) के बीच का अंतर उपकरणों की संकेतित ऊंचाई और एयरस्पीड में छोटी स्थिति त्रुटि का कारण बनता है।[3][4] स्टैटिक पोर्ट का पता लगाने में डिजाइनर का उद्देश्य विमान के वजन और एयरस्पीड की ऑपरेटिंग रेंज में परिणामी स्थिति त्रुटि को कम करना है।
कई लेखक ऊंचाई पर वायुमंडलीय दबाव का वर्णन करते हैं जिस पर विमान मुक्त धारा स्थैतिक दबाव के रूप में उड़ रहा है। कम से कम एक लेखक अभिव्यक्ति फ्रीस्ट्रीम स्थिर दबाव की आवश्यकता से बचने के लिए अलग दृष्टिकोण लेता है। ग्रेसी ने लिखा है स्थिर दबाव विमान के उड़ान स्तर पर वायुमंडलीय दबाव है।[5][6] तब ग्रेसी स्थानीय स्थिर दबाव के रूप में विमान के निकट किसी भी बिंदु पर वायु दाब को संदर्भित करता है।
द्रव गतिकी में स्थैतिक दबाव
तरल पदार्थ के अध्ययन के लिए दबाव की अवधारणा केंद्रीय है। तरल पदार्थ के पिंड में हर बिंदु के लिए दबाव की पहचान की जा सकती है, चाहे द्रव गति में हो। दबाव को बैरोमीटर एनेरोइड बैरोमीटर, दबाव माप बॉर्डन गेज, मरकरी कॉलम, या विभिन्न अन्य विधियों का उपयोग करके दबाव को मापा जा सकता है।
बर्नौली के समीकरण से कुल दबाव और गतिशील दबाव की अवधारणाएं उत्पन्न होती हैं और ये सभी द्रव प्रवाहों के अध्ययन में महत्वपूर्ण हैं। (ये दो दबाव सामान्य अर्थों में दबाव नहीं हैं - इन्हें एरोइड, बोरडॉन ट्यूब या मरकरी कॉलम का उपयोग करके नहीं मापा जा सकता है।) तरल गतिकी में दबाव का जिक्र करते समय संभावित अस्पष्टता से बचने के लिए, कई लेखक स्थिर दबाव शब्द का उपयोग इसे अलग करने के लिए करते हैं। कुल दबाव और गतिशील दबाव; स्थैतिक दबाव शब्द, दबाव शब्द के समान है, और द्रव प्रवाह क्षेत्र में प्रत्येक बिंदु के लिए पहचाना जा सकता है।
वायुगतिकी में, एल.जे. क्लैंसी[7] लिखते हैं: कि इसे कुल और गतिशील दबावों से अलग करने के लिए, द्रव का वास्तविक दबाव, जो इसकी गति से नहीं किन्तु इसकी स्थिति से जुड़ा होता है, इसे अधिकांश स्थिर दबाव के रूप में संदर्भित किया जाता है लेकिन जहां दबाव शब्द अकेले प्रयोग किया जाता है यह इस स्थिर दबाव को संदर्भित करता है।
बर्नौली का समीकरण असंपीड्य तरल पदार्थों की गतिशीलता के लिए मौलिक है। ब्याज की कई द्रव प्रवाह स्थितियों में, ऊंचाई में परिवर्तन नगण्य हैं और इन्हें अनदेखा किया जा सकता है। इस सरलीकरण के साथ, असम्पीडित प्रवाह के लिए बर्नौली के समीकरण को व्यक्त किया जा सकता है[8][9][10]
जहाँ पर:
- स्थैतिक दबाव है,
- गतिशील दबाव है, जिसे सामान्यतः निरूपित किया जाता है,
- द्रव का घनत्व है,
- प्रवाह वेग है, और
- कुल दबाव है जो किसी भी स्ट्रीमलाइन, स्ट्रीकलाइन और पाथलाइन के साथ स्थिर रहता है। इसे विराम दबाव के रूप में भी जाना जाता है।
उस बिंदु पर द्रव की गति को ध्यान दिये बिना, लगातार बहने वाले द्रव में प्रत्येक बिंदु का अपना स्थिर दबाव होता है, गतिशील दबाव, और कुल दबाव होता है। स्थिर दबाव और गतिशील दबाव पूरे तरल पदार्थ में महत्वपूर्ण रूप से भिन्न हो सकते हैं लेकिन कुल दबाव प्रत्येक स्ट्रीमलाइन के साथ स्थिर रहता है। कंजर्वेटिव वेक्टर फील्ड वर्टिसिटी में, सभी स्ट्रीमलाइन पर कुल दबाव समान होता है और इसलिए पूरे प्रवाह में स्थिर रहता है।[11]
बर्नौली के समीकरण के सरलीकृत रूप को निम्नलिखित यादगार शब्द समीकरण में संक्षेपित किया जा सकता है:[12][13][14]
- स्थिर दबाव + गतिशील दबाव = कुल दबाव।
बर्नौली के समीकरण का यह सरलीकृत रूप जहाजों के डिजाइन और संचालन, कम गति वाले विमानों और कम गति वाले विमानों के लिए एयरस्पीड संकेतकों की समझ के लिए मौलिक है - वह विमान है जिसकी अधिकतम गति ध्वनि की गति के लगभग 30% से कम होगी।
बर्नौली के समीकरण के संबंध में स्थैतिक दबाव शब्द की व्यापक समझ के परिणामस्वरूप, कई लेखक[15] द्रव गतिकी के क्षेत्र में भी बर्नौली के समीकरण से सीधे संबंधित नहीं होने वाले अनुप्रयोगों में दबाव के अतिरिक्त स्थिर दबाव का उपयोग किया जाता है।
ब्रिटिश मानक संस्थान , अपने मानक में[16] वैमानिकी शर्तों की शब्दावली, निम्नलिखित परिभाषा देती है:
- 4412 'स्थैतिक दबाव' द्रव के साथ गतिमान पिंड पर एक बिंदु पर दबाव।
द्रव स्थैतिकी में स्थैतिक दबाव
तरल पदार्थ में नामित गहराई पर तरल पदार्थ के दबाव को संदर्भित करने के लिए हाइड्रोस्टैटिक्स # हाइड्रोस्टैटिक दबाव | (हाइड्रो) स्थैतिक दबाव कभी-कभी द्रव स्थैतिक में उपयोग किया जाता है। द्रव स्थैतिकी में द्रव हर जगह स्थिर होता है और गतिशील दबाव और कुल दबाव की अवधारणा लागू नहीं होती है। परिणामस्वरूप, शब्द दबाव का उपयोग करने में अस्पष्टता का थोड़ा जोखिम है, लेकिन कुछ लेखक[17] कुछ स्थितियों में स्थैतिक दबाव का उपयोग करना चुनें।
यह भी देखें
- पास्कल का नियम
- ठहराव का दबाव
- तापमान और दबाव के लिए मानक स्थिति
टिप्पणियाँ
- ↑ Lombardo, D.A., Aircraft Systems, 2nd edition – chapter 2
- ↑ "It is virtually impossible to find a position where the static pressure is always exactly the same as the pressure in the free airstream away from the aircraft". Kermode, A.C., Mechanics of Flight, 10th edition – page 65
- ↑ Kermode, A.C., Mechanics of Flight, 10th Edition – page 65
- ↑ "Of these errors the error in detection of static pressure is generally the most serious and has the special name,position error." Dommasch, D.O., Sherby, S.S., and Connolly, T.F. (1967) Airplane Aerodynamics, 4th edition – page 51, Pitman Publishing Corp., New York
- ↑ Gracey, William, Measurement of aircraft speed and altitude NASA, RP-1046, page 1
- ↑ Gracey, William, Measurement of Aircraft Speed and Altitude, page 1
- ↑ Clancy, L.J., Aerodynamics, page 21
- ↑ Clancy, L.J., Aerodynamics, equation 3.13
- ↑ Hurt, H.H. Jr, (1960), Aerodynamics for Naval Aviators, page 9, A National Flightshop Reprint, Florida
- ↑ Anderson, J.D. Jr, Fundamentals of Aerodynamics, 4th edition – page 212, McGraw-Hill, New York. ISBN 978-0-07-295046-5
- ↑ A.M. Kuethe and J.D. Schetzer (1959), Foundations of Aerodynamics, Section 3.5 (2nd edition), John Wiley & Sons, Inc. New York ISBN 0-471-50952-3
- ↑ "Bernoulli's Equation". nasa.gov. NASA Glenn Research Center. Retrieved 3 May 2022.
- ↑ Clancy, L.J., Aerodynamics, Section 3.5
- ↑ ”The total pressure is composed of two parts, the static pressure and the dynamic pressure”. Streeter, V.L., Fluid Mechanics 4th edition – page 404
- ↑ For example: Abbott, I.H. and Von Doenhoff, A.E. (1949) Theory of Wing Sections, Navier-Stokes equations - section 5.4. Dover Publications, Inc., New York. Standard Book Number 486-60586-8
- ↑ British Standard BS 185: Part 1: 1950 Glossary of Aeronautical Terms
- ↑ For example: "The pressure in cases where no motion is occurring is referred to as static pressure." Curtis D. Johnson, Process Control Instrumentation Technology, Prentice Hall (1997) Archived January 19, 2008, at the Wayback Machine
संदर्भ
Aircraft design and operation
- Gracey, William (1958), Measurement of static pressure on aircraft (PDF), Langley Research Center: NACA, TR-1364, retrieved 2008-04-26.
- Gracey, William (1980), Measurement of aircraft speed and altitude (PDF), Langley Research Center: NASA, RP-1046, retrieved 2008-04-26.
- Gracey, William (1981), Measurement of Aircraft Speed and Altitude, New York: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-08511-9
- Kermode, A.C. (1972) Mechanics of Flight, Longman Group Limited, London ISBN 0-582-23740-8
- Lombardo, D.A., Aircraft Systems, 2nd edition, McGraw-Hill (1999), New York ISBN 0-07-038605-6
Fluid dynamics
- L. J. Clancy (1975), Aerodynamics, Pitman Publishing Limited, London ISBN 0-273-01120-0
- Streeter, V.L. (1966), Fluid Mechanics, McGraw-Hill, New York
