Μία από τις βασικές αρχές στη μελέτη της στατικής και της δυναμικής, ιδιαίτερα στα υγρά, είναι η διατήρηση της μάζας. Αυτή η αρχή δηλώνει ότι η μάζα ούτε δημιουργείται ούτε καταστρέφεται. Στην τεχνική ανάλυση, η ποσότητα της ύλης μέσα σε έναν προκαθορισμένο όγκο, ο οποίος μερικές φορές ονομάζεται όγκος ελέγχου, παραμένει σταθερός ως αποτέλεσμα αυτής της αρχής. Η ροή μάζας είναι η μέτρηση της ποσότητας μάζας που διέρχεται ή εξέρχεται από τον όγκο ελέγχου. Η εξισώνοντας εξίσωση για τον υπολογισμό της ροής μάζας είναι η εξίσωση συνέχειας.
Καθορίστε τον όγκο ελέγχου. Για παράδειγμα, ένας κοινός όγκος ελέγχου στον τομέα της αεροναυπηγικής είναι ένα τμήμα δοκιμής αεροδυναμικής σήραγγας. Αυτό συνήθως είναι είτε ένας ορθογώνιος είτε ένας κυκλικός αγωγός διατομής που σταδιακά μειώνεται από μια ευρύτερη περιοχή σε μια μικρότερη. Ένα άλλο όνομα για αυτόν τον τύπο όγκου ελέγχου είναι ένα ακροφύσιο.
Προσδιορίστε την περιοχή διατομής που μετράτε τη ροή μάζας μέσω. Οι υπολογισμοί είναι ευκολότεροι εάν οι διανύσματα ταχύτητας που διέρχονται είναι κάθετοι στην περιοχή, αλλά αυτό δεν απαιτείται. Για ένα ακροφύσιο, η διατομή είναι συνήθως η είσοδος ή η έξοδος.
Προσδιορίστε την ταχύτητα της ροής που διέρχεται από την περιοχή της εγκάρσιας τομής. Εάν το διάνυσμα ταχύτητας είναι κάθετο, όπως σε ένα ακροφύσιο, χρειάζεται μόνο να πάρετε το μέγεθος του διανύσματος.
διανύσματος R = (r1) i + (r2) j + (r3) k μεγέθους R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)
Προσδιορίστε την πυκνότητα της ροής μάζας στην περιοχή της εγκάρσιας τομής. Αν η ροή είναι ασυμπίεστη, η πυκνότητα θα είναι σταθερή καθ 'όλη τη διάρκεια. Εάν δεν διαθέτετε ήδη την πυκνότητα, όπως συμβαίνει στα θεωρητικά προβλήματα, ίσως χρειαστεί να χρησιμοποιήσετε κάποιο εργαστηριακό εξοπλισμό, όπως θερμοστοιχεία ή σωλήνες pitot, για να μετρήσετε τη θερμοκρασία (T) και την πίεση (p) στο σημείο που θέλετε να μετρήσετε τη μάζα ροή. Στη συνέχεια μπορείτε να υπολογίσετε την πυκνότητα (rho) χρησιμοποιώντας την τέλεια εξίσωση αερίων:
ρ = (rho) RT
όπου R είναι η τέλεια σταθερά αερίου που είναι ειδική για το υλικό ροής.
Χρησιμοποιήστε την εξίσωση συνέχειας για να υπολογίσετε τη ροή μάζας στην επιφάνεια. Η εξίσωση συνέχειας προέρχεται από την αρχή της διατήρησης της μάζας και τυπικά δίνεται ως εξής:
ροή = (rho) * A * V
Όπου "rho" είναι πυκνότητα, το "A" είναι τομή διατομής και "V" είναι η ταχύτητα στην επιφάνεια που μετράται. Για παράδειγμα, εάν είχατε ακροφύσιο με κυκλική είσοδο με ακτίνα 3 ποδιών, A = pi * r ^ 2 = 3,14159 * 3 ^ 2 = 28,27 τετραγωνικά πόδια. Εάν η ροή κινείται στα 12 ft / s και καθορίσετε την πυκνότητα να είναι 0,0024 γυμνοσάλιαγκες / ft ^ 3, τότε η ροή μάζας είναι:
0,0024 * 28,7 * 12 = 4132,8 σόγια / s