La conservation de la masse est l’un des principes fondamentaux de l’étude de la statique et de la dynamique, en particulier dans les fluides. Ce principe stipule que la masse n'est ni créée ni détruite. En analyse technique, la quantité de matière dans un volume prédéterminé, parfois appelé volume de contrôle, reste constante grâce à ce principe. Le flux de masse est la mesure de la quantité de masse entrant ou sortant du volume de contrôle. L'équation qui gouverne le calcul du flux de masse est l'équation de continuité.
Définir le volume de contrôle. Par exemple, un volume de contrôle commun en ingénierie aéronautique est une section d’essai en soufflerie. Il s’agit généralement d’un conduit de section rectangulaire ou circulaire qui décroît progressivement d’une zone plus grande à une plus petite. Un autre nom pour ce type de volume de contrôle est une buse.
Déterminez l'aire de la section transversale dans laquelle vous mesurez le flux de masse. Les calculs sont plus faciles si les vecteurs de vitesse qui passent sont perpendiculaires à la zone, mais cela n’est pas nécessaire. Pour une buse, la section transversale est généralement l'entrée ou la sortie.
Déterminez la vitesse de l'écoulement qui traverse la section. Si le vecteur vitesse est perpendiculaire, comme dans une buse, il suffit de prendre la magnitude du vecteur.
vecteur R = (r1) i + (r2) j + (r3) k magnitude R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)
Déterminez la densité du débit massique au niveau de la section transversale. Si le débit est incompressible, la densité sera constante. Si vous ne disposez pas déjà de la densité disponible, comme cela est courant dans les problèmes théoriques, vous devrez peut-être utiliser certains équipements de laboratoire tels que des thermocouples ou des tubes de Pitot pour mesurer la température (T) et la pression (p) au point de votre choix pour mesurer la masse. flux. Ensuite, vous pouvez calculer la densité (rho) en utilisant l’équation du gaz parfait:
p = (rho) RT
où R est la constante de gaz parfaite spécifique au matériau en écoulement.
Utilisez l'équation de continuité pour calculer le flux de masse à la surface. L'équation de continuité provient du principe de la conservation de la masse et est typiquement donnée comme:
flux = (rho) * A * V
Où "rho" est la densité, "A" est l'aire de la section transversale et "V" est la vitesse à la surface mesurée. Par exemple, si vous aviez une buse avec une entrée circulaire avec un rayon de 3 pieds, A = pi * r ^ 2 = 3,14159 * 3 ^ 2 = 28,27 pieds carrés. Si le débit se déplace à 12 ft / s et que vous déterminez que la densité est de 0,0024 slugs / ft ^ 3, le flux de masse est alors:
0,0024 * 28,7 * 12 = 4132,8 slugs / s