Joten kun staattisen paineen, tiheyden ja kokonaispaineen arvot on määritetty, ainoa jäljellä oleva tuntematon on ilman nopeus.
Ilman nopeus on kaasun tilavuuden liikkumisnopeus ja suunta, ja se voidaan laskea käyttämällä yhtälöä, joka ilmaisee Bernullin periaatteen. Tätä fysiikan periaatetta sovellettiin alun perin nestevirtaan. Se vahvistaa virtausnopeuden ja paineen välisen suhteen - kun nopeus kasvaa, paine laskee samanaikaisesti. Energian säästämisen lain mukaisesti paine voidaan tulkita myös nesteen potentiaaliseksi energiaksi. Paineen laskun mukana tuleva nopeuden kasvu osoittaa mekaanisen energian siirron. Havaitun järjestelmän kokonaisenergia ei muutu.
Ilmastointijärjestelmät
Huolimatta siitä, että Bernoullin periaatetta alun perin käsiteltiin nesteiden liikkumista varten, sitä voidaan soveltaa kaasujen liikkumiseen. Yhtälöllä on useita muotoja, joista jokainen on johdettu alkuperäisestä sopivaksi mitattavan ja havaitun virtauksen tyyppiin. Virtausta on yleensä kahta tyyppiä - kokoonpuristuva ja puristamaton. Puristuva virtaus tarkoittaa, että virtaavan nesteen tai kaasun tiheys muuttuu, kun se liikkuu puristamattomana, on päinvastoin. Ilmastointijärjestelmien ilmakanavien ja ilmaputkikomponenttien tapauksessa kaasun liikkeen sanotaan olevan puristettavissa. Mutta aerodynamiikassa voidaan käyttää puristamattoman virtauksen yhtälöä.
1. Selvitä virtaavan kaasun staattinen paine ja tiheys. Bernullin yhtälössä on useita muuttujia, joiden arvot on täytettävä. Helpoin määrittää staattinen paine ja tiheys, koska ne voidaan etsiä Yhdysvaltojen ilmailualan kansallisen neuvoa-antavan komitean (NACA) laatimista vakiomallisista ilmakehätaulukoista. Näitä taulukoita on helppo hakea ja ladata Internetistä. Katso erityisesti tietyn korkeuden (esitetty ongelma) ja katso vastaava ilmavirran staattisen paineen ja tiheyden.
Yhtälöllä on useita muotoja, joista jokainen on johdettu alkuperäisestä sopivaksi mitattavan ja havaitun virtauksen tyyppiin.
2. Selvitä kokonaispaine. Seuraava määritettävä arvo on kokonaispaine. Bernullin periaatteen mukaan tämä on staattisen paineen ja dynaamisen paineen summa. Luokkaongelmille tämä arvo annetaan yleensä. Aerodynamiikan kentällä kokonaispaine mitataan Pitot-putkella. Tämä on lentokoneisiin asennettu paineenmittauslaite, joka auttaa lentäjiä määrittämään ilman nopeuden.
3. Syötä arvot ja johda ilman nopeus. Bernoullin yhtälö puristamattomille virtauksille sisältää itse asiassa muuttujan painovoimapotentiaalille. Tähän muuttujaan sisältyy korkeus. Mutta aerodynamiikassa tämä muuttuja pudotetaan yleensä, koska suurin osa lentokoneista lentää tasaisella tasolla. Joten kun staattisen paineen, tiheyden ja kokonaispaineen arvot on määritetty, ainoa jäljellä oleva tuntematon on ilman nopeus. Johtamalla matemaattisesti yhtälön muoto, jossa ilman nopeuden muuttuja on ainoa, joka on jäljellä yhtälön yhdelle puolelle, määritetyt arvot voidaan ratkaista ja saavuttaa siten ilman nopeuden määrä.
Kaasujen liike koteloissa, kuten ilmakanavissa ja putkissa, putoaa kokoonpuristuvan virtaustyypin alle. Ilman nopeuden laskeminen tällaisissa tapauksissa on monimutkaisempaa. Koska tiheys muuttuu kotelon eri kohdissa, myös tilavuus ja paine muuttuvat, ja siten myös ilman nopeus. Koteloissa virtaavien kaasujen ilman nopeus on siis keskiarvo, joka määritetään Bernoullin periaatteen tilastollisen muodon sijaan sen alkuperäisen yksinkertaisen lineaarisen yhtälön avulla. Riippuen siitä, kuinka monimutkainen suljettu järjestelmä on, analyysia tarvitsevaa dataa voi olla valtava määrä. Insinöörit käyttävät tietokoneavusteisia malleja ratkaistakseen tällaiset laskelmat.
