Як дізнатись, чи надзвуковий потік у соплі?

Для проекту я побудував збірну розбіжну насадку розроблену для Маха № 3. У цьому проекті я міг знати, як потік перейшов надзвуковий, побачивши манометр, закріплений між горлом і розходяться секцією (падіння тиску, як розбіжна секція діє як насадка для надзвукового потоку).

Однак це змусило мене задуматися: Якщо я буду будувати насадку для цілі приводу (або будь-якої практичної мети), не бажано мати в ній отвори для манометра, щоб підтримувати рівномірну міцність. Мої теоретичні розрахунки говорять мені про те, що потік повинен бути надзвуковим і не мати поштовху в насадці, але при будівництві обробка поверхні, геометричні допуски та тиск подачі можуть бути не те, що я очікую. У такому випадку, як я можу знати, чи потік перейшов надзвуково?

Я думав про наступні способи. Поки що я не пробував жодного з них.

Використання трубки Піто може виявитися не корисним, оскільки перед трубою буде ударний удар, якщо потік справді надзвуковий (як показано на малюнку), що збільшить загальний тиск. Ми можемо використовувати формулу трубки підота Релея , але як обчислити статичний тиск у вільному потоці, не впливаючи на витрату / форсунку?
Фотографія Шлірена : Якщо ми бачимо косоударні / ударні алмази, то висновок буде таким: «потік надзвуковий». Це спрацює лише тоді, коли ударні функції будуть надто чіткими.

— Subodh
джерело

Я думаю, було б непогано задавати дві частини цього питання окремо. Якщо відповідь знає відповідь лише на одну частину.

— подання заявок

Контраргументація: вони досить сильно переплетені, і відповідь, який знає одного, дуже імовірно матиме відповідь на інший. Я проголосував.

— Рік підтримує Моніку

@GeorgeHerold У першому питанні вимірювання маси не спрацьовує добре, оскільки рідина є стисливою, тому встановлення контрольного об'єму не є дрібницею. На трубці піто це не питання розміру, а фактична фізика, що стоїть за нею. Трубка пітозу зупиняє потік, і для того, щоб надзвуковий потік зупинився, він спочатку проходить через ударну хвилю, що не дозволяє розумно виміряти після неї ударну хвилю.

— Тревор Арчібальд

Subodh, чи бажаєте ви відредагувати це питання, щоб зосередитись на частині A і задати нове запитання про частину B? Ви можете зв’язатись із цим із питання Б Частина Б. Усі, хто має думки з цього приводу, можуть долучитися до обговорення в головному чаті , починаючи тут .

— Пол Гесслер

Звичайно !, я зроблю частину B новим питанням .

— Subodh

Відповіді:

З моєї короткої участі в шоках, я думаю, що найімовірнішим рішенням було б зображення вихлопу, можливо, оптично, але, можливо, з використанням інтерферометрії чи чогось залежно від того, що таке вихлоп. Найбільш очевидний показник того, що у вас надзвуковий потік, - це якщо ви бачите ударний алмаз . Я думаю, що ти, напевно, також міг би розробити це з довжини вихлопу, але я не можу пригадати, як.

Крім того, ви можете подивитися на створену тягу. Ви повинні мати можливість розрахувати очікувану тягу. Це те, що вони роблять під час тестування ракет / реактивних двигунів, оскільки вони насправді не хвилюються, якщо потік надзвуковий, тільки що він генерує достатню потужність.

Простий спосіб для труб - це просто виміряти вихідний потік. Його труба, тому потік повинен бути постійним. Однак на практиці я підозрюю, що довгі труби також мають регулярні оглядові люки / ділянки, де вони якось вимірюють витрату, щоб перевірити на протікання / несправності.

— ниваг
джерело

Будь ласка, перекладіть частину вашої відповіді на нове питання Subodh за адресою Engineering.stackexchange.com/questions/303/…

— dcorking

Це дійсно приємний експеримент! Загалом я б заперечив, що вам потрібно знати лише:

$p_t$ вашої подачі)
$p_\infty$

$M=1$

\frac{p_{\infty}}{p_{t}} \leq 0.528, assuming two-atomic-gas with γ = 1.4 in \frac{p^{*}}{p_{t}} = {(\frac{2}{γ + 1})}^{γ / (γ - 1)}

$\frac{p_\infty}{p_t}\leq 0.528 \quad, \text{assuming two-atomic-gas with } \gamma=1.4 \text{ in } \frac{p^*}{p_t}=\left(\frac{2}{\gamma+1}\right)^{\gamma/(\gamma-1)}$

Дивлячись на рівняння для 1D постійного стисливого потоку, існує лише одне рішення, тому єдиним способом потоку не досягти звукової швидкості буде велика загальна втрата тиску, щоб критичне співвідношення ніколи не було досягнуто.

Що стосується тяги, відповідь на ваше запитання дещо складніша, оскільки різні налаштування (над / під розширеними) або геометрії (наприклад, подвійний дзвінок).

Що стосується вимірювань, то, можливо, ви захочете ознайомитись із акустичними системами вимірювання швидкості повітря.

— rul30
джерело

Якщо ви все ще шукаєте відповіді,

Ви могли б утримати добре розроблений клин із статичними отворами на поверхні клину, вісім інших. Поверхня клина вирівняна з віссю потоку або 2. вирівняна симетрична лінія з віссю потоку. у вас буде тиск піто з питот-трубки Релі.

$\theta$ $P_0$ $P_{\infty}$ $\beta$ $M$

— мустанг
джерело