அறிமுகம்
முந்தைய அத்தியாயத்தில், ஓய்வில் உள்ள பாய்மங்களால் செலுத்தப்படும் விசைகளுக்கான துல்லியமான கணிதச் சமன்பாடுகளை எளிதில் பெற முடியும் என்று காட்டப்பட்டது. இதற்குக் காரணம், நிலைமின் பாய்ம ஓட்டத்தில் எளிய அழுத்த விசைகள் மட்டுமே சம்பந்தப்பட்டுள்ளன. இயக்கத்தில் உள்ள ஒரு பாய்மத்தைக் கருத்தில் கொள்ளும்போது, பகுப்பாய்வுச் சிக்கல் உடனடியாக மிகவும் கடினமாகிவிடுகிறது. துகள்களின் திசைவேகத்தின் அளவு மற்றும் திசையைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டியது மட்டுமல்லாமல், நகரும் பாய்மத் துகள்களுக்கும் அவற்றை உள்ளடக்கிய எல்லைகளுக்கும் இடையில் ஒரு வெட்டு அல்லது உராய்வு அழுத்தத்தை ஏற்படுத்தும் பாகுத்தன்மையின் சிக்கலான தாக்கமும் உள்ளது. பாய்ம உடலின் வெவ்வேறு கூறுகளுக்கு இடையில் சாத்தியமான சார்பு இயக்கம், பாய்வு நிலைகளுக்கு ஏற்ப அழுத்தம் மற்றும் வெட்டு அழுத்தத்தை ஒரு புள்ளியிலிருந்து மற்றொரு புள்ளிக்கு கணிசமாக மாறுபடச் செய்கிறது. பாய்வு நிகழ்வுடன் தொடர்புடைய சிக்கல்கள் காரணமாக, ஒரு துல்லியமான கணிதப் பகுப்பாய்வு சில சமயங்களில் மட்டுமே சாத்தியமாகும், மேலும் பொறியியல் கண்ணோட்டத்தில், இது ஓரளவிற்கு நடைமுறைக்கு ஒவ்வாததாகும். எனவே, பாய்வுச் சிக்கல்களைச் சோதனைகள் மூலமாகவோ அல்லது ஒரு கோட்பாட்டுத் தீர்வைப் பெறுவதற்குப் போதுமான சில எளிமைப்படுத்தும் அனுமானங்களைச் செய்வதன் மூலமாகவோ தீர்க்க வேண்டியது அவசியம். இந்த இரண்டு அணுகுமுறைகளும் ஒன்றுக்கொன்று பிரத்தியேகமானவை அல்ல, ஏனெனில் இயக்கவியலின் அடிப்படை விதிகள் எப்போதும் செல்லுபடியாகும் மற்றும் பல முக்கியமான சந்தர்ப்பங்களில் பகுதியளவு கோட்பாட்டு முறைகளைப் பின்பற்ற உதவுகின்றன. மேலும், ஒரு எளிமைப்படுத்தப்பட்ட பகுப்பாய்வின் விளைவாக உண்மையான நிலைமைகளிலிருந்து ஏற்படும் விலகலின் அளவை சோதனை ரீதியாகக் கண்டறிவதும் முக்கியம்.
பாய்மம் இலட்சியமானது அல்லது குறைபாடற்றது என்பதே மிகவும் பொதுவான எளிமைப்படுத்தும் அனுமானமாகும், இதன் மூலம் சிக்கலான பாகுநிலை விளைவுகள் நீக்கப்படுகின்றன. இதுவே செவ்வியல் நீரியக்கவியலின் அடிப்படையாகும்; இது பயன்பாட்டுக் கணிதத்தின் ஒரு பிரிவாகும், இப்பிரிவு ஸ்டோக்ஸ், ரேலே, ராங்கைன், கெல்வின் மற்றும் லாம்ப் போன்ற புகழ்பெற்ற அறிஞர்களின் கவனத்தைப் பெற்றுள்ளது. செவ்வியல் கோட்பாட்டில் கடுமையான உள்ளார்ந்த வரம்புகள் உள்ளன, ஆனால் நீர் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த பாகுநிலையைக் கொண்டிருப்பதால், அது பல சூழ்நிலைகளில் ஒரு உண்மையான பாய்மத்தைப் போலவே செயல்படுகிறது. இந்தக் காரணத்திற்காக, பாய்ம இயக்கத்தின் பண்புகளைப் பற்றிய ஆய்வுக்கு செவ்வியல் நீரியக்கவியலை மிகவும் மதிப்புமிக்க ஒரு பின்னணியாகக் கருதலாம். தற்போதைய அத்தியாயம் பாய்ம இயக்கத்தின் அடிப்படை இயக்கவியலைக் கையாள்கிறது மற்றும் குடிசார் பொறியியல் நீரியலில் எதிர்கொள்ளப்படும் மிகவும் குறிப்பிட்ட சிக்கல்களைக் கையாளும் அடுத்தடுத்த அத்தியாயங்களுக்கு ஒரு அடிப்படை அறிமுகமாக அமைகிறது. பாய்ம இயக்கத்தின் மூன்று முக்கியமான அடிப்படைச் சமன்பாடுகளான தொடர்ச்சிச் சமன்பாடு, பெர்னூலிச் சமன்பாடு மற்றும் உந்தச் சமன்பாடு ஆகியவை வருவிக்கப்பட்டு, அவற்றின் முக்கியத்துவம் விளக்கப்பட்டுள்ளது. பின்னர், செவ்வியல் கோட்பாட்டின் வரம்புகள் ஆராயப்பட்டு, ஒரு உண்மையான பாய்மத்தின் நடத்தை விவரிக்கப்பட்டுள்ளது. இவ்விரி முழுவதும் அமுக்கவியலாத பாய்மம் எனக் கருதப்படுகிறது.
ஓட்டத்தின் வகைகள்
பல்வேறு வகையான பாய்ம இயக்கங்களை பின்வருமாறு வகைப்படுத்தலாம்:
1. கொந்தளிப்பான மற்றும் சீரான
2. சுழற்சி மற்றும் சுழற்சியற்ற
3. நிலையான மற்றும் நிலையற்ற
4. சீருடை மற்றும் சீருடையற்றவை.
நீரில் மூழ்கும் கழிவுநீர் பம்ப்
MVS தொடர் அச்சுவழிப் பம்புகள் மற்றும் AVS தொடர் கலப்புவழிப் பம்புகள் (செங்குத்து அச்சுவழி மற்றும் கலப்புவழி மூழ்கும் கழிவுநீர்ப் பம்புகள்) ஆகியவை வெளிநாட்டு நவீன தொழில்நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி வெற்றிகரமாக வடிவமைக்கப்பட்ட நவீனத் தயாரிப்புகளாகும். இந்தப் புதிய பம்புகளின் கொள்ளளவு பழையவற்றை விட 20% அதிகம். இவற்றின் செயல்திறன் பழையவற்றை விட 3 முதல் 5% வரை அதிகமாகும்.
கொந்தளிப்பான மற்றும் சீரான ஓட்டம்.
இந்தச் சொற்கள் ஓட்டத்தின் இயற்பியல் தன்மையை விவரிக்கின்றன.
கொந்தளிப்புப் பாய்வில், பாய்மத் துகள்களின் முன்னேற்றம் ஒழுங்கற்றதாகவும், அவற்றின் நிலைகள் தோற்றத்தில் ஒரு தற்செயலான பரிமாற்றமாகவும் இருக்கும். தனிப்பட்ட துகள்கள் ஏற்ற இறக்கமான குறுக்கு திசைவேகங்களுக்கு உட்படுவதால், அவற்றின் இயக்கம் நேர்கோட்டு இயக்கமாக இல்லாமல், சுழல்வதாகவும் வளைந்து நெளிவதாகவும் இருக்கும். ஒரு குறிப்பிட்ட புள்ளியில் சாயம் உட்செலுத்தப்பட்டால், அது பாய்வு ஓட்டம் முழுவதும் வேகமாகப் பரவிவிடும். உதாரணமாக, ஒரு குழாயில் ஏற்படும் கொந்தளிப்புப் பாய்வின் விஷயத்தில், ஒரு குறுக்குவெட்டில் திசைவேகத்தை உடனடியாகப் பதிவு செய்வது, படம் 1(a)-வில் காட்டப்பட்டுள்ளபடி ஒரு தோராயமான பரவலை வெளிப்படுத்தும். சாதாரண அளவீட்டுக் கருவிகளால் பதிவு செய்யப்படும் நிலையான திசைவேகம், புள்ளியிடப்பட்ட கோடிட்ட வரைவில் குறிக்கப்பட்டுள்ளது. மேலும், கொந்தளிப்புப் பாய்வானது, காலப்போக்கில் நிலையான சராசரியின் மீது படியும் ஒரு நிலையற்ற, ஏற்ற இறக்கமான திசைவேகத்தால் வகைப்படுத்தப்படுகிறது என்பது தெளிவாகிறது.
படம் 1(அ) கொந்தளிப்பான ஓட்டம்
படம் 1(b) லேமினார் ஓட்டம்
சீரான ஓட்டத்தில் அனைத்து திரவத் துகள்களும் இணையான பாதைகளில் செல்கின்றன, மேலும் திசைவேகத்தின் குறுக்கு கூறு எதுவும் இல்லை. ஒவ்வொரு துகளும் தனக்கு முந்தைய துகளின் பாதையை எந்த விலகலும் இல்லாமல் துல்லியமாகப் பின்பற்றும் வகையில் ஒழுங்கான முன்னேற்றம் உள்ளது. இதனால், ஒரு மெல்லிய சாய இழை பரவல் இல்லாமல் அப்படியே இருக்கும். கொந்தளிப்பான ஓட்டத்தை விட சீரான ஓட்டத்தில் (படம் 1b) மிக அதிகமான குறுக்கு திசைவேக சரிவு உள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, ஒரு குழாய்க்கு, சராசரி திசைவேகம் V மற்றும் அதிகபட்ச திசைவேகம் V max ஆகியவற்றின் விகிதம் கொந்தளிப்பான ஓட்டத்தில் 0.5 ஆகவும், சீரான ஓட்டத்தில் 0.05 ஆகவும் உள்ளது.
லமினார் ஓட்டம் என்பது குறைந்த திசைவேகங்கள் மற்றும் பிசுபிசுப்பான, மந்தமான திரவங்களுடன் தொடர்புடையது. குழாய்வழி மற்றும் திறந்த கால்வாய் நீரியலில், ஒரு திடமான எல்லைக்கு அருகில் ஒரு மெல்லிய லமினார் அடுக்கு நீடித்தாலும், கொந்தளிப்பு ஓட்டத்தை உறுதிசெய்யும் அளவுக்கு திசைவேகங்கள் ஏறக்குறைய எப்போதும் போதுமான அளவு அதிகமாகவே இருக்கின்றன. லமினார் ஓட்டத்தின் விதிகள் முழுமையாகப் புரிந்து கொள்ளப்பட்டுள்ளன, மேலும் எளிய எல்லை நிபந்தனைகளுக்கு திசைவேகப் பரவலைக் கணிதரீதியாகப் பகுப்பாய்வு செய்ய முடியும். அதன் ஒழுங்கற்ற, துடிக்கும் தன்மை காரணமாக, கொந்தளிப்பு ஓட்டமானது கடுமையான கணித அணுகுமுறைக்கு உட்படாமல் உள்ளது, மேலும் நடைமுறைச் சிக்கல்களின் தீர்வுக்காக, பெரும்பாலும் அனுபவ அல்லது பகுதி-அனுபவ உறவுகளைச் சார்ந்திருக்க வேண்டியது அவசியமாகிறது.
செங்குத்து டர்பைன் தீயணைப்பு பம்ப்
மாதிரி எண்: XBC-VTP
XBC-VTP தொடர் செங்குத்து நீண்ட தண்டு தீயணைப்பு பம்புகள், சமீபத்திய தேசிய தரநிலை GB6245-2006-க்கு இணங்க தயாரிக்கப்பட்ட ஒற்றை நிலை, பல நிலை டிஃப்யூசர் பம்புகளின் ஒரு தொடராகும். அமெரிக்க தீ பாதுகாப்பு சங்கத்தின் தரநிலையை அடிப்படையாகக் கொண்டு நாங்கள் வடிவமைப்பையும் மேம்படுத்தியுள்ளோம். இது முக்கியமாக பெட்ரோலிய வேதியியல், இயற்கை எரிவாயு, மின் நிலையம், பருத்தி ஜவுளி, கப்பல் துறை, விமானப் போக்குவரத்து, கிடங்கு, உயரமான கட்டிடம் மற்றும் பிற தொழில்களில் தீயணைப்பு நீர் விநியோகத்திற்காகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இது கப்பல், கடல் தொட்டி, தீயணைப்புக் கப்பல் மற்றும் பிற விநியோக நிகழ்வுகளுக்கும் பயன்படுத்தப்படலாம்.
சுழற்சி மற்றும் சுழற்சியற்ற ஓட்டம்.
ஒவ்வொரு திரவத் துகளும் அதன் சொந்த நிறை மையத்தைப் பொறுத்து ஒரு கோண வேகத்தைக் கொண்டிருந்தால், அந்தப் பாய்வு சுழற்சிப் பாய்வு எனப்படும்.
படம் 2a, ஒரு நேரான எல்லையைக் கடந்து செல்லும் கொந்தளிப்புப் பாய்வுடன் தொடர்புடைய ஒரு வழக்கமான திசைவேகப் பரவலைக் காட்டுகிறது. சீரற்ற திசைவேகப் பரவலின் காரணமாக, தொடக்கத்தில் இரண்டு அச்சுகளும் செங்குத்தாக இருந்த ஒரு துகள், ஒரு சிறிய அளவிலான சுழற்சியுடன் உருக்குலைவுக்கு உள்ளாகிறது. படம் 2a-வில், ஒரு வட்டப் பாய்வில்
பாதை சித்தரிக்கப்பட்டுள்ளது, இதில் திசைவேகம் ஆரத்திற்கு நேர் விகிதத்தில் உள்ளது. துகளின் இரண்டு அச்சுகளும் ஒரே திசையில் சுழல்வதால், பாய்வு மீண்டும் சுழற்சிப் பாய்வாக அமைகிறது.
படம் 2(அ) சுழற்சி ஓட்டம்
பாய்வு சுழற்சியற்றதாக இருக்க, நேரான எல்லைக்கு அருகிலுள்ள திசைவேகப் பரவல் சீராக இருக்க வேண்டும் (படம் 2b). ஒரு வட்டப் பாதையில் பாயும் பாய்வைப் பொறுத்தவரை, திசைவேகம் ஆரத்திற்கு நேர்மாறு விகிதத்தில் இருக்கும் பட்சத்தில் மட்டுமே சுழற்சியற்ற பாய்வு ஏற்படும் என்று காட்டலாம். படம் 3-ஐ முதல் பார்வையில் பார்க்கும்போது இது தவறானது என்று தோன்றுகிறது, ஆனால் உன்னிப்பாக ஆராய்ந்தால், இரண்டு அச்சுகளும் எதிர் திசைகளில் சுழல்வதால், ஆரம்ப நிலையிலிருந்து மாறாத சராசரி அச்சு நோக்குநிலையை உருவாக்கும் ஒரு ஈடுசெய்யும் விளைவு ஏற்படுகிறது என்பது தெரியவரும்.
படம் 2(b) சுழற்சியற்ற ஓட்டம்
அனைத்து திரவங்களுக்கும் பாகுத்தன்மை இருப்பதால், ஒரு உண்மையான திரவத்தின் ஓட்டம் ஒருபோதும் உண்மையான சுழற்சியற்ற ஓட்டமாக இருப்பதில்லை, மேலும் சீரான ஓட்டம் இயல்பாகவே அதிக சுழற்சித் தன்மை கொண்டது. எனவே, சுழற்சியற்ற ஓட்டம் என்பது ஒரு கருதுகோள் நிலையாகும்; கொந்தளிப்பான ஓட்டத்தின் பல நிகழ்வுகளில் சுழற்சிப் பண்புகள் மிகவும் முக்கியமற்றவையாக இருப்பதால் அவற்றைப் புறக்கணிக்கலாம் என்ற உண்மை மட்டும் இல்லாதிருந்தால், இது கல்விசார் ஆர்வத்திற்குரியதாக இருந்திருக்கும். இது வசதியானது, ஏனெனில் முன்னர் குறிப்பிடப்பட்ட செவ்வியல் நீரியக்கவியலின் கணிதக் கருத்துகளின் மூலம் சுழற்சியற்ற ஓட்டத்தைப் பகுப்பாய்வு செய்ய முடியும்.
மையவிலக்கு கடல் நீர் இலக்கு பம்ப்
மாதிரி எண்: ASN ASNV
ASN மற்றும் ASNV மாடல் பம்புகள் என்பவை ஒற்றை-நிலை இரட்டை-உறிஞ்சல் பிளவு சுருள் உறை மையவிலக்கு பம்புகள் ஆகும். இவை நீர் பணிகள், குளிரூட்டும் சுழற்சி, கட்டிடம், நீர்ப்பாசனம், வடிகால் பம்ப் நிலையம், மின் நிலையம், தொழில்துறை நீர் வழங்கல் அமைப்பு, தீயணைப்பு அமைப்பு, கப்பல், கட்டிடம் போன்றவற்றில் திரவப் போக்குவரத்திற்காகப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன.
சீரான மற்றும் சீரற்ற ஓட்டம்.
எந்தவொரு புள்ளியிலும் உள்ள நிலைமைகள் நேரத்தைப் பொறுத்து மாறாமல் இருக்கும்போது, அந்தப் பாய்வு நிலையானது என்று கூறப்படுகிறது. இந்த வரையறையைத் துல்லியமாகப் பொருள் கொண்டால், கொந்தளிப்புப் பாய்வு ஒருபோதும் உண்மையாகவே நிலையானதாக இருந்ததில்லை என்ற முடிவுக்கு வரலாம். இருப்பினும், தற்போதைய நோக்கத்திற்காக, பொதுவான திரவ இயக்கத்தையே அளவுகோலாகவும், கொந்தளிப்புடன் தொடர்புடைய ஒழுங்கற்ற ஏற்ற இறக்கங்களை ஒரு இரண்டாம் நிலைத் தாக்கமாக மட்டுமே கருதுவதும் வசதியானது. ஒரு குழாய் அல்லது திறந்த கால்வாயில் ஏற்படும் நிலையான வெளியேற்றம், நிலையான பாய்வுக்கு ஒரு தெளிவான உதாரணமாகும்.
இதன் விளைவாக, காலத்தைப் பொறுத்து நிலைமைகள் மாறுபடும்போது பாய்வு நிலையற்றதாக இருக்கும் என்பது புலனாகிறது. நிலையற்ற பாய்வுக்கு ஓர் எடுத்துக்காட்டு, ஒரு குழாய் அல்லது திறந்த கால்வாயில் மாறுபடும் வெளியேற்றம் ஆகும்; இது பொதுவாக ஒரு நிலையான வெளியேற்றத்தைத் தொடர்ந்து அல்லது அதற்குப் பிறகு நிகழும் ஒரு தற்காலிக நிகழ்வாகும். பிற நன்கு அறியப்பட்ட
அலை இயக்கம் மற்றும் ஓதப் பெருக்கத்தின் போது பெரிய நீர்நிலைகளின் சுழற்சி இயக்கம் ஆகியவை அதிக காலமுறைத் தன்மை கொண்ட எடுத்துக்காட்டுகளாகும்.
நீரியல் பொறியியலில் உள்ள பெரும்பாலான நடைமுறைச் சிக்கல்கள், சீரான பாய்வு தொடர்பானவை. இது ஒரு நல்ல விஷயமாகும், ஏனெனில் சீரற்ற பாய்வில் உள்ள கால மாறி, பகுப்பாய்வை கணிசமாகச் சிக்கலாக்குகிறது. அதன்படி, இந்த அத்தியாயத்தில், சீரற்ற பாய்வு குறித்த பரிசீலனை, ஒப்பீட்டளவில் எளிமையான சில நிகழ்வுகளுக்கு மட்டுமே வரையறுக்கப்படும். இருப்பினும், சார்பு இயக்கக் கொள்கையின் காரணமாக, சீரற்ற பாய்வின் பல பொதுவான நிகழ்வுகளை சீரான நிலைக்குக் குறைக்க முடியும் என்பதை நினைவில் கொள்வது அவசியம்.
எனவே, அசைவற்ற நீரில் செல்லும் ஒரு கப்பல் தொடர்பான ஒரு சிக்கலை, கப்பல் நிலையாகவும் நீர் இயக்கத்திலும் இருக்கும்படி மாற்றி அமைக்கலாம்; பாய்மங்களின் பண்பு ஒத்திருப்பதற்கான ஒரே அளவுகோல், அவற்றின் சார்பு திசைவேகம் சமமாக இருக்க வேண்டும் என்பதுதான். மீண்டும், ஆழ்கடலில் ஏற்படும் அலை இயக்கத்தை இதற்குக் குறைக்கலாம்:
ஒரு பார்வையாளர் அலைகளுடன் அதே திசைவேகத்தில் பயணிக்கிறார் என்று கருதுவதன் மூலம் நிலையான நிலையை அடையலாம்.
டீசல் இன்ஜின் செங்குத்து டர்பைன் பல-நிலை மையவிலக்கு நேர்கோட்டுத் தண்டு நீர் வடிகால் பம்ப். இந்த வகையான செங்குத்து வடிகால் பம்ப், முக்கியமாக அரிப்பு ஏற்படாத, 60 °C-க்கும் குறைவான வெப்பநிலை கொண்ட, மற்றும் (நார், கூழாங்கற்கள் தவிர்த்து) 150 mg/L-க்கும் குறைவான மிதக்கும் திடப்பொருட்களைக் கொண்ட கழிவுநீரை வெளியேற்றப் பயன்படுகிறது. VTP வகை செங்குத்து வடிகால் பம்ப், VTP வகை செங்குத்து நீர் பம்புகளில் ஒன்றாகும். இது, குழாய் எண்ணெய் உயவுப் பொருளாக அமைக்கப்பட்டு, 60 °C-க்கும் குறைவான வெப்பநிலையில், குறிப்பிட்ட திடத் துகள்களை (உலோகத் துண்டுகள், நுண்ணிய மணல், நிலக்கரி போன்றவை) கொண்ட கழிவுநீரை வெளியேற்றப் பயன்படுகிறது.
சீரான மற்றும் சீரற்ற ஓட்டம்.
பாய்வுப் பாதையில் ஒரு புள்ளியிலிருந்து மற்றொரு புள்ளிக்குச் செல்லும்போது திசைவேக திசையனின் அளவிலும் திசையிலும் எந்த மாறுபாடும் இல்லாதபோது, அந்தப் பாய்வு சீரானது எனக் கூறப்படுகிறது. இந்த வரையறைக்கு இணங்க, ஒவ்வொரு குறுக்குவெட்டிலும் பாய்வின் பரப்பளவும் திசைவேகமும் ஒரே மாதிரியாக இருக்க வேண்டும். திசைவேக திசையன் இடத்தைப் பொறுத்து மாறுபடும்போது சீரற்ற பாய்வு ஏற்படுகிறது; குவியும் அல்லது விலகும் எல்லைகளுக்கு இடையேயான பாய்வு இதற்கு ஒரு பொதுவான எடுத்துக்காட்டாகும்.
இந்த இரண்டு மாற்றுப் பாய்வு நிலைகளும் திறந்த கால்வாய் நீரியலில் பொதுவானவை. இருப்பினும், கண்டிப்பாகச் சொல்வதானால், சீரான பாய்வு எப்போதும் அணுகுமுகமாக அடையப்படுவதால், இது ஒரு இலட்சிய நிலையாகும்; இது தோராயமாக மட்டுமே அடையப்படுமே தவிர, ஒருபோதும் உண்மையில் அடையப்படுவதில்லை. இந்த நிலைகள் நேரத்தை விட இடத்துடன் தொடர்புடையவை என்பதைக் கவனத்தில் கொள்ள வேண்டும். எனவே, மூடப்பட்ட பாய்வு நேர்வுகளில் (எ.கா., அழுத்தத்தில் உள்ள குழாய்கள்), அவை பாய்வின் நிலையான அல்லது நிலையற்ற தன்மையிலிருந்து முற்றிலும் சுயாதீனமானவை.
பதிவிட்ட நேரம்: மார்ச் 29, 2024