정적 및 역학 연구, 특히 유체의 주요 원리 중 하나는 질량 보존입니다. 이 원칙은 질량이 생성되거나 파괴되지 않는다고 명시하고 있습니다. 엔지니어링 분석에서, 때때로 제어 부피라고도하는 미리 결정된 부피 내부의 물질의 양은이 원리의 결과로 일정하게 유지됩니다. 질량 플럭스는 제어 볼륨에 들어가거나 나가는 질량의 양을 측정합니다. 질량 플럭스 계산을위한 지배 방정식은 연속성 방정식입니다.
컨트롤 볼륨을 정의하십시오. 예를 들어, 항공 공학의 일반적인 제어량은 풍동 테스트 섹션입니다. 이것은 일반적으로 더 큰 영역에서 더 작은 영역으로 점차 감소하는 직사각형 또는 원형 단면 덕트입니다. 이 유형의 제어량에 대한 다른 이름은 노즐입니다.
질량 유량을 측정하는 단면적을 결정하십시오. 통과하는 속도 벡터가 영역에 수직이면 계산이 더 쉬워 지지만 필요하지는 않습니다. 노즐의 경우, 단면적은 일반적으로 입구 또는 출구입니다.
단면적을 통과하는 흐름의 속도를 결정하십시오. 노즐에서와 같이 속도 벡터가 수직이면 벡터의 크기 만 가져 가면됩니다.
벡터 R = (r1) i + (r2) j + (r3) k 크기 R = sqrt (r1 ^ 2 + r2 ^ 2 + r3 ^ 2)
단면적에서 질량 흐름의 밀도를 결정하십시오. 흐름이 압축되지 않으면 밀도는 전체적으로 일정합니다. 이론적 인 문제에서와 같이 밀도를 아직 확보 할 수없는 경우 열전대 또는 피토 튜브와 같은 특정 실험실 장비를 사용하여 질량을 측정하려는 지점에서 온도 (T) 및 압력 (p)을 측정해야 할 수 있습니다. 유량. 그런 다음 완벽한 가스 방정식을 사용하여 밀도 (rho)를 계산할 수 있습니다.
p = (rho) RT
여기서 R은 유동 물질에 특정한 완벽한 가스 상수입니다.
연속성 방정식을 사용하여 표면의 질량 플럭스를 계산하십시오. 연속성 방정식은 질량 보존 원리에서 비롯되며 일반적으로 다음과 같이 제공됩니다.
플럭스 = (rho) * A * V
"rho"가 밀도 인 경우, "A"는 단면적이고, "V"는 측정되는 표면에서의 속도이다. 예를 들어, 반경이 3 피트 인 원형 입구가있는 노즐이있는 경우 A = pi * r ^ 2 = 3.14159 * 3 ^ 2 = 28.27 평방 피트입니다. 유량이 12 ft / s로 이동하고 밀도가 0.0024 slugs / ft ^ 3 인 것으로 판단되면 질량 유량은 다음과 같습니다.
0.0024 * 28.7 * 12 = 4132.8 슬러그 / 초