ÿþS c i e n t i f i c L e a r n i n g O u t c o m e . . . h t t p : / / e d u g e n . w i l e y . c o m / e d u g e n / c o u r s e s / c r s 2 4 3 6 / c r o w e 9 7 7 1 / c r o w e 9 7 7 1 . . .
C H A P T E R
F l o w i n g F l u i d s
4
a n d P r e s s u r e
V a r i a t i o n
S C I E T I F I C L E A R I G O U T C O M E S
T h i s p h o t o g r a p h s h o w s t h e e y e o f a h u r r i c a n e . T h e m o t i o n i s t h e r e s u l t o f p r e s s u r e
v a r i a t i o n s .
C o n c e p t u a l K n o w l e d g e
· D i s t i n g u i s h b e t w e e n s t e a d y , u n s t e a d y , u n i f o r m , a n d n o n u n i f o r m f l o w s .
· D i s t i n g u i s h b e t w e e n c o n v e c t i v e a n d l o c a l a c c e l e r a t i o n .
· D e s c r i b e t h e s t e p s t o d e r i v e t h e B e r n o u l l i e q u a t i o n f r o m E u l e r ' s e q u a t i o n .
· E x p l a i n w h a t i s m e a n t b y r o t a t i o n a n d v o r t i c i t y o f a f l u i d e l e m e n t .
· D e s c r i b e f l o w s e p a r a t i o n .
P r o c e d u r a l K n o w l e d g e
· A p p l y E u l e r ' s e q u a t i o n t o p r e d i c t p r e s s u r e .
· P r e d i c t p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n s i n r o t a t i n g f l o w s .
1 o f 2 1 / 1 5 / 2 0 0 9 1 2 : 1 9 A M
S c i e n t i f i c L e a r n i n g O u t c o m e . . . h t t p : / / e d u g e n . w i l e y . c o m / e d u g e n / c o u r s e s / c r s 2 4 3 6 / c r o w e 9 7 7 1 / c r o w e 9 7 7 1 . . .
· A p p l y t h e B e r n o u l l i e q u a t i o n t o p r e s s u r e a n d v e l o c i t y v a r i a t i o n s .
· E v a l u a t e t h e r o t a t i o n a n d v o r t i c i t y o f a f l u i d e l e m e n t .
A p p l i c a t i o n s ( T y p i c a l )
· I n v a r i a b l e a r e a d u c t s , r e l a t e p r e s s u r e a n d v e l o c i t y d i s t r i b u t i o n s .
· M e a s u r e m e n t o f v e l o c i t y w i t h s t a g n a t i o n t u b e o r a P i t o t - s t a t i c t u b e .
· C y c l o n i c s t o r m p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n .
M a n y p h e n o m e n a t h a t a f f e c t u s i n o u r d a i l y l i v e s a r e r e l a t e d t o p r e s s u r e i n f l o w i n g f l u i d s . F o r
e x a m p l e , o n e i n d i c a t o r o f o u r h e a l t h , b l o o d p r e s s u r e , i s r e l a t e d t o t h e f l o w o f b l o o d t h r o u g h v e i n s
a n d a r t e r i e s . T h e a t m o s p h e r i c p r e s s u r e r e a d i n g s r e p o r t e d i n w e a t h e r f o r e c a s t s c o n t r o l a t m o s p h e r i c
f l o w p a t t e r n s r e l a t e d t o l o c a l w e a t h e r c o n d i t i o n s . E v e n t h e r o t a r y m o t i o n g e n e r a t e d w h e n w e s t i r a
c u p o f c o f f e e g i v e s r i s e t o p r e s s u r e v a r i a t i o n s a n d f l o w p a t t e r n s t h a t e n h a n c e m i x i n g .
T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n p r e s s u r e a n d f l o w v e l o c i t y i s a l s o i m p o r t a n t i n m a n y e n g i n e e r i n g
a p p l i c a t i o n s . I n t h e d e s i g n o f t a l l s t r u c t u r e s , t h e p r e s s u r e f o r c e s f r o m t h e w i n d m a y d i c t a t e t h e d e s i g n
o f i n d i v i d u a l e l e m e n t s , s u c h a s w i n d o w s , a s w e l l a s t h e b a s i c s t r u c t u r e t o w i t h s t a n d w i n d l o a d s . I n
a i r c r a f t d e s i g n , t h e p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n i s p r i m a r i l y r e s p o n s i b l e f o r l i f t a n d c o n t r i b u t e s t o t h e d r a g o f
t h e a i r c r a f t . I n t h e d e s i g n o f f l o w s y s t e m s , s u c h a s h e a t i n g a n d a i r c o n d i t i o n i n g , t h e p r e s s u r e
d i s t r i b u t i o n i s r e s p o n s i b l e f o r f l o w i n t h e d u c t s .
T h e f o r c e b a l a n c e b e t w e e n p r e s s u r e a n d w e i g h t i n a s t a t i c f l u i d w a s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 3 , w h i c h
l e a d t o a n e q u a t i o n f o r p r e s s u r e v a r i a t i o n w i t h d e p t h . I n t h i s c h a p t e r t h e p r e s s u r e v a r i a t i o n i n f l o w i n g
f l u i d s w i l l b e a d d r e s s e d . T h e c o n c e p t s o f p a t h l i n e s a n d s t r e a m l i n e s h e l p v i s u a l i z e a n d u n d e r s t a n d
f l u i d m o t i o n . T h e d e f i n i t i o n o f f l u i d v e l o c i t y a n d a c c e l e r a t i o n l e a d s t o a n a p p l i c a t i o n o f N e w t o n ' s
s e c o n d l a w r e l a t i n g f o r c e s o n a f l u i d e l e m e n t t o t h e p r o d u c t o f m a s s a n d a c c e l e r a t i o n . T h e s e
r e l a t i o n s h i p s l e a d t o t h e B e r n o u l l i e q u a t i o n , w h i c h r e l a t e s l o c a l p r e s s u r e a n d e l e v a t i o n t o f l u i d
v e l o c i t y a n d i s f u n d a m e n t a l t o m a n y f l u i d m e c h a n i c a p p l i c a t i o n s . T h i s c h a p t e r a l s o i n t r o d u c e s t h e
i d e a o f f l u i d r o t a t i o n a n d t h e c o n c e p t o f i r r o t a t i o n a l i t y .
C o p y r i g h t © 2 0 0 9 J o h n W i l e y & S o n s , I n c . A l l r i g h t s r e s e r v e d .
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