Airflow
वायु प्रवाह, या वायु प्रवाह, वायु की गति है। वायु प्रवाह का प्राथमिक कारण वायु का अस्तित्व है। हवा तरल तरीके से व्यवहार करती है, जिसका अर्थ है कि कण स्वाभाविक रूप से उच्च दबाव वाले क्षेत्रों से उन क्षेत्रों में प्रवाहित होते हैं जहां दबाव कम होता है। वायुमंडलीय वायु दबाव सीधे ऊंचाई, तापमान और इंजीनियरिंग से संबंधित है, वायु प्रवाह एक विशेष उपकरण के माध्यम से बहने वाले समय की प्रति इकाई हवा की मात्रा का एक माप है। इसे आयतनिक प्रवाह दर (प्रति इकाई समय हवा की मात्रा) या द्रव्यमान प्रवाह दर (प्रति इकाई समय हवा का द्रव्यमान) के रूप में वर्णित किया जा सकता है। वर्णन के दोनों रूपों का संबंध वायु घनत्व से है, जो आदर्श गैस नियम के माध्यम से दबाव और तापमान का एक कार्य है। हवा के प्रवाह को यांत्रिक साधनों के माध्यम से प्रेरित किया जा सकता है (जैसे कि विद्युत या हस्तचालित पंखे को संचालित करके) या पर्यावरण में मौजूद दबाव अंतरों के एक कार्य के रूप में निष्क्रिय रूप से किया जा सकता है। वायु प्रवाह के प्रकार किसी भी तरल पदार्थ की तरह, हवा लेमिनार और अशांत प्रवाह पैटर्न दोनों प्रदर्शित कर सकती है। लैमिनार प्रवाह तब होता है जब हवा सुचारू रूप से बह सकती है, और एक परवलयिक वेग प्रोफ़ाइल प्रदर्शित करती है; अशांत प्रवाह तब होता है जब कोई अनियमितता होती है (जैसे उस सतह में व्यवधान जिसमें तरल पदार्थ बह रहा होता है), जो गति की दिशा को बदल देता है। अशांत प्रवाह एक सपाट वेग रूपरेखा प्रदर्शित करता है। द्रव गति के वेग प्रोफाइल एक दिए गए क्रॉस सेक्शन में तात्कालिक वेग वैक्टर के स्थानिक वितरण का वर्णन करते हैं। ज्यामितीय विन्यास का आकार और आकार जिसके माध्यम से द्रव यात्रा कर रहा है, द्रव गुण (जैसे चिपचिपाहट), प्रवाह में भौतिक व्यवधान, और इंजीनियर घटक (जैसे। पंप) जो प्रवाह में ऊर्जा जोड़ते हैं वे कारक हैं जो निर्धारित करते हैं कि वेग प्रोफ़ाइल कैसी दिखती है। आम तौर पर, संलग्न प्रवाहों में, तरल पदार्थ की आस-पास की परतों पर पाइप, नलिका या चैनल की दीवारों की सामग्री से घर्षण के प्रभाव के कारण प्रोफाइल के बीच में तात्कालिक वेग वैक्टर परिमाण में बड़े होते हैं। क्षोभमंडलीय वायुमंडलीय प्रवाहों में, पेड़ों और पहाड़ियों जैसे अवरोधों से घर्षण के कारण सतह के पास वायु प्रवाह को धीमा करने के कारण भूमि स्तर से ऊंचाई के साथ वेग बढ़ता है। घर्षण के स्तर को एक पैरामीटर द्वारा निर्धारित किया जाता है जिसे "खुरदरापन लंबाई" कहा जाता है। स्ट्रीमलाइन वेगों को जोड़ती हैं और कई वेग वैक्टरों की तात्कालिक दिशा के लिए स्पर्शरेखा होती हैं। वे घुमावदार हो सकते हैं और हमेशा पात्र के आकार का पालन नहीं करते हैं। इसके अतिरिक्त, वे केवल स्थिर प्रवाह में मौजूद होते हैं, अर्थात। प्रवाह जिनका वेग वैक्टर समय के साथ नहीं बदलते हैं। लैमिनार प्रवाह में, द्रव के सभी कण समानांतर रेखाओं में यात्रा करते हैं जो समानांतर धाराओं को जन्म देते हैं। एक अशांत प्रवाह में, कण यादृच्छिक और अराजक दिशाओं में यात्रा कर रहे होते हैं जो घुमावदार, सर्पिल और अक्सर प्रतिच्छेदन करने वाली धाराओं को जन्म देते हैं। रेनॉल्ड्स संख्या, एक अनुपात जो एक तरल पदार्थ में चिपचिपा और जड़त्वीय बलों के बीच संबंध को दर्शाता है, का उपयोग लैमिनार से अशांत प्रवाह में संक्रमण की भविष्यवाणी करने के लिए किया जा सकता है। लैमिनार प्रवाह कम रेनॉल्ड की संख्या पर होता है जहां चिपचिपा बल हावी होते हैं, और अशांत प्रवाह उच्च रेनॉल्ड की संख्या पर होते हैं जहां जड़त्वीय बल हावी होते हैं। प्रत्येक प्रकार के प्रवाह को परिभाषित करने वाली रेनॉल्ड की संख्या की सीमा इस बात पर निर्भर करती है कि हवा पाइप, चौड़ी नली, खुले चैनल या एयरफॉइल के आसपास से गुजर रही है या नहीं। रेनॉल्ड की संख्या एक तरल पदार्थ के माध्यम से आगे बढ़ने वाली वस्तु (उदाहरण के लिए, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में एक कण) को भी चिह्नित कर सकती है। इस संख्या और संबंधित अवधारणाओं को सभी तराजू की प्रणालियों में प्रवाह का अध्ययन करने के लिए लागू किया जा सकता है। संक्रमणकालीन प्रवाह वेग रूपरेखा के केंद्र में अशांति और किनारों के पास लैमिनार प्रवाह का मिश्रण है। इन तीनों प्रवाहों में से प्रत्येक में घर्षण ऊर्जा हानि के अलग-अलग तंत्र होते हैं जो अलग-अलग व्यवहार को जन्म देते हैं। नतीजतन, प्रत्येक प्रकार के प्रवाह के व्यवहार की भविष्यवाणी और मात्रा निर्धारित करने के लिए विभिन्न समीकरणों का उपयोग किया जाता है। जिस गति से एक तरल पदार्थ किसी वस्तु के पास से बहता है, वह वस्तु की सतह से दूरी के अनुसार भिन्न होता है। किसी वस्तु के आसपास का वह क्षेत्र जहाँ हवा की गति शून्य तक पहुँचती है, उसे सीमा परत के रूप में जाना जाता है। यह वह जगह है जहाँ सतह का घर्षण प्रवाह को सबसे अधिक प्रभावित करता है; सतहों में अनियमितताएँ सीमा परत की मोटाई को प्रभावित कर सकती हैं, और इसलिए प्रवाह को बाधित करने का कार्य करती हैं। वायु प्रवाह को व्यक्त करने के लिए विशिष्ट इकाइयाँ हैंः आयतन m3/मिनट (घन मीटर प्रति मिनट) m3/घंटा (घन मीटर प्रति घंटे) ft3/घंटा (घन फीट प्रति घंटे) ft3/मिनट (घन फीट प्रति मिनट, a. k. a. सी. एफ. एम.) एल/एस (लीटर प्रति सेकंड) द्रव्यमान किलोग्राम/एस (किलोग्राम प्रति सेकंड) द्वारा वायु प्रवाह को प्रति घंटे वायु परिवर्तन (ए. सी. एच.) के संदर्भ में भी वर्णित किया जा सकता है, जो विचाराधीन स्थान को भरने वाली हवा की मात्रा के पूर्ण प्रतिस्थापन का संकेत देता है। इस इकाई का उपयोग अक्सर भवन विज्ञान के क्षेत्र में किया जाता है, जिसमें रिसाव वाले लिफाफों के अनुरूप उच्च ए. सी. एच. मान होते हैं जो पुरानी इमारतों के लिए विशिष्ट होते हैं जो कम कसकर सील किए जाते हैं। वायु प्रवाह को मापने वाले उपकरण को वायु प्रवाह मीटर कहा जाता है। एनीमोमीटर का उपयोग हवा की गति और आंतरिक वायु प्रवाह को मापने के लिए भी किया जाता है। वायु वेग, विभेदक दबाव, तापमान और आर्द्रता को मापने के लिए डिज़ाइन किए गए स्ट्रेट प्रोब एनीमोमीटर, घूर्णन फलक एनीमोमीटर, वायु वेग और आयतन प्रवाह को मापने के लिए उपयोग किए जाने वाले और गर्म-क्षेत्र एनीमोमीटर सहित विभिन्न प्रकार के हैं। एनीमोमीटर माप उपकरण और गुजरने वाले कणों के बीच ऊर्जा हस्तांतरण को मापने के लिए अल्ट्रासाउंड या प्रतिरोधी तार का उपयोग कर सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक गर्म तार एनीमोमीटर तार के तापमान में कमी दर्ज करता है, जिसे परिवर्तन की दर का विश्लेषण करके वायु प्रवाह वेग में परिवर्तित किया जा सकता है। संवहन शीतलन वायु प्रवाह दर का एक कार्य है, और अधिकांश धातुओं का विद्युत प्रतिरोध धातु के तापमान पर निर्भर करता है, जो संवहन शीतलन से प्रभावित होता है। इंजीनियरों ने गर्म तार एनीमोमीटर के डिजाइन और उपयोग में इन भौतिक घटनाओं का लाभ उठाया है। कुछ उपकरण वायु प्रवाह, गीले बल्ब के तापमान, ओस बिंदु और अशांति की गणना करने में सक्षम हैं। सिमुलेशन वायु प्रवाह को कम्प्यूटेशनल फ्लूइड डायनेमिक्स (सी. एफ. डी.) मॉडलिंग का उपयोग करके अनुकरण किया जा सकता है, या पवन सुरंग के संचालन के माध्यम से प्रयोगात्मक रूप से देखा जा सकता है। इसका उपयोग ऑटोमोबाइल, विमान और समुद्री शिल्प के आसपास वायु प्रवाह पैटर्न की भविष्यवाणी करने के साथ-साथ एक इमारत के लिफाफे के वायु प्रवेश के लिए किया जा सकता है। क्योंकि सी. एफ. डी. मॉडल "एक प्रणाली के माध्यम से ठोस पदार्थों के प्रवाह को भी ट्रैक करते हैं", उनका उपयोग इनडोर और आउटडोर वातावरण में प्रदूषण सांद्रता के विश्लेषण के लिए किया जा सकता है। घर के अंदर उत्पन्न कण पदार्थ आम तौर पर तेल के साथ खाना पकाने और मोमबत्तियाँ या जलाऊ लकड़ी जलाने जैसी दहन गतिविधियों से आता है। बाहरी वातावरण में, कण पदार्थ प्रत्यक्ष स्रोतों जैसे आंतरिक दहन इंजन वाहनों (ICEV) के जलते हुए ईंधन (पेट्रोलियम उत्पादों), विंडब्लो और मिट्टी से टेलपाइप उत्सर्जन और अप्रत्यक्ष रूप से वाष्पशील कार्बनिक यौगिकों (VOCs), सल्फर डाइऑक्साइड (SO2), और नाइट्रोजन ऑक्साइड (NOx) उत्सर्जन के वायुमंडलीय ऑक्सीकरण से आता है। एक प्रकार का उपकरण जो नलिकाओं में वायु प्रवाह को नियंत्रित करता है, उसे डैम्पर कहा जाता है। डैम्पर का उपयोग हवा के प्रवाह को बढ़ाने, कम करने या पूरी तरह से रोकने के लिए किया जा सकता है। एक अधिक जटिल उपकरण जो न केवल वायु प्रवाह को नियंत्रित कर सकता है, बल्कि वायु प्रवाह को उत्पन्न करने और स्थिति बनाने की क्षमता भी रखता है, एक वायु नियंत्रक है। पंखे "उच्च मात्रा और कम दबाव (हालांकि परिवेशीय दबाव से अधिक) के साथ हवा के प्रवाह का उत्पादन" करके भी प्रवाह उत्पन्न करते हैं। पंखे द्वारा प्रेरित यह दबाव अंतर ही हवा के प्रवाह का कारण बनता है। वायु प्रवाह की दिशा दबाव प्रवणता की दिशा से निर्धारित होती है। कुल या स्थिर दबाव वृद्धि, और इसलिए विस्तार वायु प्रवाह दर द्वारा, मुख्य रूप से परिभ्रमण प्रति मिनट (आर. पी. एम.) में मापी गई पंखे की गति से निर्धारित की जाती है। वायु प्रवाह दर को संशोधित करने के लिए एच. वी. ए. सी. प्रणालियों के नियंत्रण में, आमतौर पर पंखे की गति बदल जाती है, जो अक्सर 3-श्रेणी सेटिंग्स जैसे निम्न, मध्यम और उच्च में आती है। वायु प्रवाह को मापना कई अनुप्रयोगों में आवश्यक है जैसे कि वेंटिलेशन (यह निर्धारित करने के लिए कि कितनी हवा को बदला जा रहा है), वायवीय संप्रेषण (वायु वेग और परिवहन के चरण को नियंत्रित करने के लिए) और इंजन (वायु-ईंधन अनुपात को नियंत्रित करने के लिए)। वायुगतिकी द्रव गतिकी (भौतिकी) की वह शाखा है जो विशेष रूप से वायु प्रवाह के मापन, अनुकरण और नियंत्रण से संबंधित है। वायु प्रवाह का प्रबंधन कई क्षेत्रों के लिए चिंता का विषय है, जिसमें मौसम विज्ञान, वैमानिकी, चिकित्सा, यांत्रिक इंजीनियरिंग, सिविल इंजीनियरिंग, पर्यावरण इंजीनियरिंग और भवन विज्ञान शामिल हैं। भवनों में वायु प्रवाह भवन विज्ञान में, वायु प्रवाह को अक्सर इसकी वांछनीयता के संदर्भ में संबोधित किया जाता है, उदाहरण के लिए वेंटिलेशन और घुसपैठ के विपरीत। वेंटिलेशन को घर के अंदर से बाहर निकलने वाली हवा के एक साथ निष्कासन के साथ-साथ दूसरे, आम तौर पर घर के अंदर, स्थान पर ताजा बाहरी आपूर्ति हवा के वांछित प्रवाह के रूप में परिभाषित किया गया है। यह यांत्रिक साधनों के माध्यम से प्राप्त किया जा सकता है (अर्थात। वायु ग्रहण के लिए एक लौवर या डैम्पर का उपयोग और डक्टवर्क के माध्यम से प्रवाह को प्रेरित करने के लिए एक पंखा) या निष्क्रिय रणनीतियों के माध्यम से (जिसे प्राकृतिक वेंटिलेशन के रूप में भी जाना जाता है)। जबकि प्राकृतिक वेंटिलेशन के यांत्रिक वेंटिलेशन की तुलना में आर्थिक लाभ हैं क्योंकि इसमें आम तौर पर बहुत कम परिचालन ऊर्जा खपत की आवश्यकता होती है, इसका उपयोग केवल दिन के कुछ निश्चित समय के दौरान और कुछ बाहरी परिस्थितियों में किया जा सकता है। यदि बाहरी हवा और इनडोर वातानुकूलित हवा के बीच एक बड़ा तापमान अंतर है, तो प्राकृतिक वेंटिलेशन का उपयोग एक स्थान पर अनजाने में हीटिंग या कूलिंग लोड का कारण बन सकता है और हीटिंग और कूलिंग सेटप्वाइंट तापमान द्वारा निर्धारित सीमा के भीतर आरामदायक तापमान बनाए रखने के लिए एचवीएसी ऊर्जा की खपत को बढ़ा सकता है। प्राकृतिक वेंटिलेशन में यह भी दोष है कि इसकी व्यवहार्यता बाहरी स्थितियों पर निर्भर है; यदि बाहरी हवा परिवहन से संबंधित उत्सर्जन या जंगल की आग से कण पदार्थ से जमीनी स्तर पर ओजोन सांद्रता के साथ काफी प्रदूषित है, उदाहरण के लिए, आवासीय और वाणिज्यिक भवनों में रहने वालों को इनडोर पर्यावरणीय गुणवत्ता (आई. ई. क्यू.) को संरक्षित करने के लिए दरवाजे और खिड़कियां बंद रखनी पड़ सकती हैं। इसके विपरीत, हवा की घुसपैठ को एक अपर्याप्त रूप से सील किए गए इमारत के लिफाफे के माध्यम से हवा के अनियंत्रित प्रवाह के रूप में वर्णित किया जाता है, जो आमतौर पर एक इमारत के इंटीरियर से बाहरी हिस्से में वातानुकूलित हवा के अनजाने में रिसाव के साथ होता है। इमारतों को यांत्रिक प्रणालियों, निष्क्रिय प्रणालियों या रणनीतियों, या दोनों के संयोजन का उपयोग करके हवादार किया जा सकता है। मैकेनिकल वेंटिलेशन सिस्टम (एच. वी. ए. सी.) में वायु प्रवाह मैकेनिकल वेंटिलेशन एक इमारत में और उसके माध्यम से हवा के प्रवाह को प्रेरित करने के लिए पंखों का उपयोग करता है। वाहिनी विन्यास और संयोजन प्रणाली के माध्यम से वायु प्रवाह दर को प्रभावित करते हैं। एक वाहिनी के भीतर डैम्पर्स, वाल्व, जोड़ और अन्य ज्यामितीय या भौतिक परिवर्तनों से प्रवाह दबाव (ऊर्जा) का नुकसान हो सकता है। वायु प्रवाह को अधिकतम करने के लिए निष्क्रिय रणनीतियाँ निष्क्रिय वेंटिलेशन रणनीतियाँ एक इमारत के भीतर से निकास हवा को निकालने के लिए हवा की अंतर्निहित विशेषताओं, विशेष रूप से थर्मल उछाल और दबाव के अंतर का लाभ उठाती हैं। ढेर प्रभाव चिमनी या शीर्ष के पास उद्घाटन के साथ समान लंबे स्थानों का उपयोग करने के बराबर है ताकि निष्क्रिय रूप से निकास हवा को ऊपर और बाहर खींचा जा सके, इस तथ्य के लिए धन्यवाद कि जब इसका तापमान बढ़ेगा (जैसे-जैसे आयतन बढ़ेगा और दबाव कम होगा) तो हवा बढ़ेगी। वायु-चालित निष्क्रिय वेंटिलेशन बाहरी वायु आंदोलन का लाभ उठाने के लिए निर्माण विन्यास, अभिविन्यास और छिद्र वितरण पर निर्भर करता है। क्रॉस-वेंटिलेशन के लिए स्थानीय हवा के पैटर्न के साथ संरेखित रणनीतिक रूप से स्थित उद्घाटन की आवश्यकता होती है। थर्मल आराम और समग्र इनडोर पर्यावरण गुणवत्ता (आई. ई. क्यू.) वायु प्रवाह के लिए हवा की आवाजाही का संबंध रहने वाले थर्मल आराम मानकों (जैसे ए. एस. एच. आर. ए. ई. 55) को पूरा करने के लिए डिज़ाइन करते समय चिंता का एक कारक है। हवा की गति की अलग-अलग दरें व्यक्ति की गर्मी या शीतलता की धारणा को सकारात्मक या नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकती हैं, और इसलिए उनका आराम। वायु वेग वायु के तापमान, सापेक्ष आर्द्रता, आसपास की सतहों और रहने वालों के उज्ज्वल तापमान और रहने वाली त्वचा की चालकता के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिसके परिणामस्वरूप विशेष रूप से तापीय संवेदना होती है। पर्याप्त, ठीक से नियंत्रित और डिज़ाइन किया गया वायु प्रवाह (वेंटिलेशन) समग्र इनडोर पर्यावरण गुणवत्ता (आई. ई. क्यू.) और इनडोर वायु गुणवत्ता (आई. ए. क्यू.) के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि यह ताजी हवा की आवश्यक आपूर्ति प्रदान करता है और प्रभावी रूप से निकास हवा को बाहर निकालता है। एयर करंट वॉल्यूमेट्रिक फ्लो रेट एयर फ्लो मीटर डैम्पर (फ्लो) एयर हैंडलिंग यूनिट फ्लूइड डायनामिक्स प्रेशर ग्रेडिएंट फोर्स एटमॉस्फियर ऑफ अर्थ एनीमोमीटर कम्प्यूटेशनल फ्लूइड डायनामिक्स वेंटिलेशन (आर्किटेक्चर) नेचुरल वेंटिलेशन इनफिल्ट्रेशन (एचवीएसी) पार्टिकल ट्रैकिंग वेलोसिमेट्री लैमिनार फ्लो टर्बुलेंट फ्लो विंड रेफरेंस हीटिंग, वेंटिलेशन और एयर कंडीशनिंग मैकेनिकल इंजीनियरिंग देखें।