Lưu lượng dòng chảyKý hiệu thường gặpQ., V ̇Đơn vị SIm3/sThứ nguyên
L
3
T
−
1
{displaystyle {mathsf {L}}^{3}{mathsf {T}}^{-1}}
Trong vật lý và kỹ thuật, cụ thể là động lực học chất lỏng (fluid dynamics), lưu lượng thể tích (còn được gọi là tốc độ dòng thể tích, tốc độ của dòng chất lỏng, hoặc tốc độ khối) là thể tích chất lỏng trôi qua trong một đơn vị thời gian; thường nó được biểu thị bằng ký hiệu Q (đôi khi V̇).Đơn vị SI là mét khối trên giây (m3 / s). Một đơn vị khác được sử dụng là centimet khối trên phút tiêu chuẩn (SCCM).
Trong phép đo thủy lực, nó được gọi là dòng thải ( thủy văn ) .Trong những đơn vị chức năng thống kê giám sát và đơn vị chức năng giám sát theo thông lệ của Hoa Kỳ, vận tốc dòng chảy thể tích thường được bộc lộ bằng feet khối trên giây ( ft3 / s ) hoặc gallon trên phút ( theo định nghĩa của Mỹ hoặc theo hệ Anh ) .Lưu lượng thể tích không nên nhầm lẫn với thông lượng thể tích, như được định nghĩa bởi định luật Darcy và được bộc lộ bằng ký hiệu q, với đơn vị chức năng là m3 / ( mét vuông · s ). Sự tích hợp của một thông lượng trên một khu vực tạo ra lưu lượng dòng chảy .
Định nghĩa cơ bản[sửa|sửa mã nguồn]
Lưu lượng dòng chảy Q. được định nghĩa bởi số lượng giới hạn : [ 1 ]
- Q. = V ˙ = lim Δ t → 0 Δ V Δ t = d V d t { displaystyle Q = { dot { V } } = lim limits _ { Delta t rightarrow 0 } { frac { Delta V } { Delta t } } = { frac { mathrm { d } V } { mathrm { d } t } } }
nghĩa là thể tích của chất lỏng V chảy qua một mặt phẳng trong một đơn vị chức năng thời hạn t .Bởi vì nó chỉ làm đạo hàm của thể tích nên lưu lượng là một đại lượng vô hướng. Sự biến hóa thể tích là lượng dòng chảy qua ranh giới trong một khoảng chừng thời hạn, không đơn thuần là lượng thể tích khởi đầu ở ranh giới trừ lượng thể tích sau cuối ở ranh giới, chính do sự đổi khác về lưu lượng chảy qua một diện tích quy hoạnh sẽ bằng không cho dòng chảy không thay đổi .
Định nghĩa có ích[sửa|sửa mã nguồn]
Lưu lượng dòng chảy cũng hoàn toàn có thể được định nghĩa bằng :
-
Q
=v
⋅
A
{displaystyle Q=mathbf {v} cdot mathbf {A} }
trong đó :
Phương trình trên chỉ đúng với tiết diện dẹt, phẳng. Nói chung, khi gồm có những mặt phẳng cong, phương trình trở thành tích phân mặt :
- Q. = ∬ A v ⋅ d A { displaystyle Q = iint _ { A } mathbf { v } cdot mathrm { d } mathbf { A } }
Đây là định nghĩa sử dụng trong thực hành. Diện tích cần để tính lưu lượng dòng chảy là thực hoặc ảo, phẳng hoặc cong, tiết diện hoặc bề mặt. Diện tích vectơ là sự kết hợp của độ lớn của diện tích mà dòng chảy qua, A, và vectơ đơn vị vuông góc với diện tích, n̂. Mối quan hệ là A = An̂.
Lý do sử dụng tích có hướng là : thể tích dòng chảy duy nhất chảy qua tiết diện vuông góc với diện tích quy hoạnh, nghĩa là song song với đơn vị chức năng vuông góc. Công thức là :
- Q. = v A cos θ { displaystyle Q = vA cos theta }
trong đó θ là góc giữa đơn vị vuông góc n̂ và vectơ vận tốc v của dòng chảy. Lưu lượng chảy qua tiết diện được giảm với hệ số cos θ. Khi θ tăng lên lưu lượng chảy qua giảm. Dòng chảy mà tiếp tuyến với diện tích, nghĩa là vuông góc với đơn vị vuông góc, không chảy qua phần diện tích này. Nó xảy ra khi θ = π/2 và vì vậy lưu lượng dòng chảy bằng không:
- Q. = v A cos ( π 2 ) = 0 { displaystyle Q = vA cos left ( { frac { pi } { 2 } } right ) = 0 }
Những kết quả này bằng với tích có hướng giữa vận tốc và hướng vuông góc với diện tích,
Khi lưu lượng khối được tính, và khối lượng riêng được cho làm hằng số, nó là một cách dễ dàng để có
Q
{displaystyle Q}
- Q. = m ˙ ρ { displaystyle Q = { frac { dot { m } } { rho } } }
trong đó :
- m³/s
- m³/h
- m³/ngày đêm
- cfs (cubic feet per second)
