Suyuqlik quvur, klapan yoki ko'krak qafasi orqali oqilganda, quyi oqim bosimi pasayishi endi oqim tezligini oshirmaydi. Choklangan oqim deb nomlangan bu holat suyuqlik dinamikasining asosiy chegarasini anglatadi. Chop etish qobiliyatini tushunish, boshqaruv klapanlari, xavfsizlikni tiklash tizimlari va quvur liniyasi bilan ishlaydigan muhandislar uchun zarurdir.
Biroq, MA = 1 da tenglama, $ / a $ tezlashtirish uchun oqim uchun nolga teng bo'lishi kerakligini ko'rsatadi. Ushbu matematik talabni sikik tezlik faqat geometrik ekstreum, xususan minimal xoch tarmog'ida paydo bo'lishi mumkin. Sizda tez maydonda doimiy maydonda ma = 1 qila olmaysiz.
$$ \\ FRAC {p_0} {p_0} = \\ chap (\\ Framma + 1} \\ o'ng) ^ \\ Gamma} {\\ Gamma} {\\ GAMMA}} $$}
Bo'g'ilishning paydo bo'lishiga nima sabab bo'lganligini tushunish uchun biz suyuqlik tizimida ma'lumotlarning ma'lumotlarini qanday boshlashimiz kerak. Bosim o'zgarishi bir zumda uzatilmaydi. Buning o'rniga ular suyuqlikning suyuqligiga nisbatan tovush tezligida harakatlanadigan bosimli to'lqinlar sifatida targ'ib qiladilar.
Yuqori bosimdan past bosimning pastki qismida oqadigan suyuqlik bilan oqadigan suyuqlik varaqasini ko'rib chiqing. Agar kimdir to'satdan pastga tushganda, bosim ko'tarilishni kuchaytirishga harakat qiladi. Ushbu signal statsionar quvur devoriga nisbatan harakatlanadigan tezlik Sonik tezlik minusini oqim tezligini oshiradi.
Ideal gaz uchun Sonik tezlik haroratga ko'ra harorat va molekulyar xususiyatlarga, $ \\ gamma r} $, $ \\ gamma $ o'ziga xos issiqlik nisbati, $ R $ bu mutlaq haroratga ega.
Ushbu tenglama jiddiy bir narsani ochib beradi: gazni tezlashtiradi va kengayadi va uning harorat pasayadi, bu oqim yo'lida tovushning tezligi pasayadi.
Oqar chiqish tezligi tizimning istalgan nuqtasida sonic tezligiga yetganda, nisbiy signal tezligi nolga aylanadi. Ushbu joyda bosimli to'lqinlar shu joyda to'planadi, yuqorida yuqoriga ko'tarilmadi. Bu suyuqlik dinamikasi "ma'lumot ufqini" deb ataydi. Ushbu nuqtadan tashqari, yuqori oqim oqimi quyma bosimning o'zgarishi haqida xabardorligi yo'q. Oqim bo'g'ilib qoladi.
Mach raqami (ma) ushbu munosabatlarni Sonik tezlik darajasiga nisbati bilan birlashtiradi. Ma = 1 da qichqiriq bo'ladi. Ushbu chegarada oqim pasayib ketgan va quyi oqim sharoitlariga sezgir qoladi. Ushbu qiymatdan yuqori bo'lsa, oqim quyi oqimlarning buzilishi jismonan oqim bilan sayohat qila olmaydi.
Tanqidiy bosim nisbati: matematik ostondi
"Bo'g'ilishning bo'g'ilishiga olib keladigan narsa" savol "bo'g'ilishiga olib keladi" savol, tanqidiy bosim nisbati bo'yicha aniq termodinamik javob bor. Ideal gazning izentropik oqimi uchun bo'g'ilib qolinadi va o'ziga xos tollinni yuqori darajadagi pasayish holatidan pastga tushadi.
Ushbu tanqidiy bosim nisbati faqat benzin xususiyatlariga, xususan o'ziga xos issiqlik koeffitsientiga $ \\ gamma $. Isentropik oqim munosabatlaridan kelib chiqishi:
Umumiy sanoat gazlari uchun tanqidli bosim nisbati
Kichkina bosimni bo'g'ib qo'yishni talab qiladi.
Ko'pgina hisob-kitoblar uchun standart ma'lumotnoma.
Kichik bosimli farqlarni qondiradi.
Bosim va orqaga burilish
$ \\ gamma = 1,4 $ bo'lgan havo uchun tanqidiy nisbati 0.528 ga teng. Bu shuni anglatadiki, bir vaqtning o'zida tazyiq bosimi mutlaqo yuqori darajadagi ulug'vor bosim, oqim xazillari. Quyidagi pastga bosimni kamaytirish ommaviy oqimni ko'paymaydi. Qo'shimcha bosimni pasaytirish shunchaki tashqi tomondan tashqi tomondan gazning quyi qismida gazni tezlashtiradi.
Ushbu matematik munosabatlar nima uchun tabiiy gaz quvurlari (taxminan 1,27 bilan) havo tizimlariga qaraganda osonroq gaplashadi. Xuddi shu mutlaq bosim differentsial differentsial, o'ziga xos issiqlik koefesi bo'lgan gazlar uchun tanqidiy nisbati katta miqdordagi ulushdir.
Tomoqda nima sodir bo'ladi: geometriyaning roli
Chokish sodir bo'lgan joy, odatda tomog'i deb ataladigan oqim yo'lidagi minimal kesish maydoni. Chokishga oqib keladigan oqimlarning sabablarini tushunish siqish oqimini boshqaradigan mintaqaviy tezlikdagi munosabatlarni o'rganishni talab qiladi.
Valokni o'zgartirishga oid mintaqaviy difal tenglama:
Ushbu tenglamaning o'zaro xatti-harakatlarini ochib beradi. Ma <1, $ (ma ^ 2 - 1) atama (ma ^ 2 - 1) Suyuqlikni tezlashtirish uchun (ijobiy $ dU $), hudud kamayishi kerak (salbiy $ dollarni). Bu kundalik sezgi: bog 'shlangning siqilishi suv tezligini oshiradi.
Biroq, MA = 1 da tenglama, $ / a $ tezlashtirish uchun oqim uchun nolga teng bo'lishi kerakligini ko'rsatadi. Ushbu matematik talabni sikik tezlik faqat geometrik ekstreum, xususan minimal xoch tarmog'ida paydo bo'lishi mumkin. Sizda tez maydonda doimiy maydonda ma = 1 qila olmaysiz.
Oqim tomog'ida sikik sharoitlarga yetganda, atrofdagi tezlik munosabatlari tub o'zgarishlarga uchraydi. Ma> 1, $ (ma ^ 2 - 1), $ 2 - 1-sonli Superonik oqim uchun ijobiy bo'ladi. Endilikda tezlashishni davom ettirish, kamaytirmaydi, pasaymaydi. Shuning uchun raketa nozullari va supersonic shamol tunnellari devlyarent-Laval yostiqlari deb nomlangan konvergent-dvergent geometriyasidan foydalanadi.
Oddiy konvergent ko'krak qafasi yoki yonmasida oqim Sonic tezligiga chiqishi mumkin, ammo ma = 1 ortida tezlasha olmaydi, chunki u turli xil bo'lmasligi mumkin. Sonik tezlik va tanqidiy bosimda suyuqlik chiqadi, so'ngra bepul samolyotlarda tashqi kengayishlarga duch keladi. Ushbu tashqi kengayish ko'pincha raketa chiqishi bilan raketa bosimi atrof-muhitning bosimi oshib ketganda, raketa chiqishi bilan ko'rinadigan zarba olmoslarini yaratadi.
Gaz va suyuqlik: Ikki xil bo'g'iq mexanizmlari
Chokishga oqimning nima sabablari tubdan gazlar va suyuqliklar o'rtasida farq qiladi. Sonic tezligidagi tezlik cheklovidan gazni cheklash natijalari. Ammo suyuqlikni bo'g'ib qo'yadi, fazaning o'zgarishi va ikki fazali aralashmalarning Sonik xususiyatlari bilan paydo bo'ladi.
Gazlar uchun yuqorida aytilgan kombinal oqim fizikasi paydo bo'ladi. Bosim pasayishi va tezligi oqim yo'lida ko'payishi sababli, zichligi mutanosib ravishda kamayadi. Tezlikning ko'payishi ortib boradi Sonik tezlik kamayadi (adabotik kengayishning harorat pasayishi tufayli) Maktab raqamini birlikka yo'naltiradi.
Suyuqliklar boshqacha munosabatda bo'lishadi, chunki ular normal sharoitda umuman haqoratlanadi. Sof suyuqlik 20 ° C da 1500 m / s atrofida Sonik tezligi 1500 m / s atrofida, quvurlar tizimidagi odatiy qiymat tezligidan ancha yuqori. Biroq, mahalliy bosimi suyuqlikning bug 'bosimidan pastroq tushganda, bo'shatilmani yoki miltillovchi paydo bo'ladi.
Bo'shavon past bosimli hududlarda bug 'pufakchalari paydo bo'lganda yuz beradi, ammo keyin bosimni amalga oshirishda qulab tushadi. Zo'ravon pufakda qulash shovqinni keltirib chiqaradi va kalitlarni va quvur devorlarini yo'q qilishi mumkin. Miltillash bug 'bosimidan past bo'lganida, pufakchalar o'sishni davom ettirishiga imkon beradi. Suyuqlik ikki faza aralashmasiga aylanadi.
Ikki fazali aralashmalar sikik suyuqlik yoki toza bug'dan ko'ra ancha past. 50% bo'sh fraktsiya suv-bug 'aralashmasi 20 m / s dan past bo'lgan Sonik tezligi, bu toza suvdan pastroq bo'lishi mumkin. Sonik tezligidagi bu keskin pasayish ikki faza aralashmasi osongina sikik sharoitlarga olib keladi, bu esa bo'g'ilishiga olib keladi.
Suyuqliklarning siqilishi sharti qachon bo'ladi:
Qaerda $ P_1 $ Kirish bosimidir, $ P_V $ bug 'bosimi va $ F_F $ suyuq bosim nisbati. Ushbu tengsizlik ushlab turilgandan so'ng, qo'shimcha bosimni kamaytirish oqim kuchaymaydi, chunki qo'shimcha energiya shunchaki ko'proq bug'ni yaratadi va ikki fazali aralashmani tezlashtiradi.
Qo'shni bo'g'ib qo'yadigan haqiqiy dunyo omillari
Bir nechta amaliy shartlar oqimlarning sanoat tizimlarida bo'g'ilishiga olib keladigan narsalarini aniqlaydi. Nazariy tanqidiy bosim nisbati ostida, muhandislar qanday haqiqiy gaz xatti-harakati, haroratning ta'siri va quvurlar qanday ta'sir qiladi.
- Yuqori bosim nisbati:Katta bosimli differentsiallarning har qanday tizimi bo'g'ilib qolish xavfi ostida. Tabiiy gazni uzatish va bug 'sotish stantsiyalari og'ir bosim nisbatlaridan oson.
- Harorat ta'siri:Muayyan issiqlik koeffitsienti $ \\ gamma $ harorat bilan o'zgaradi. $ \\ gamma bug 'uchun ortiqcha yollashning bo'g'ilishining bo'g'ilishiga ta'sir qiladi.
- Siqilish omillari:Yuqori bosimli haqiqiy gazlar, kontresriklik omillari (z) birlikdan farq qiladi. Z-larni e'tiborsiz qoldirish, ishlab chiqarish quvvati 15-30% ga olib kelishi mumkin.
Umumiy dasturlarda siqilish
Tanqidiy:XT omil, g qiymat (p₂ / p₁ <0.5)
Tanqidiy:Bosim va orqaga burilish
Tanqidiy:Kengaytirish omili y
Tanqidiy:To'yinish shartlari (
Sanoat maqsadlari va echimlar
Oqim oqimini tushunish tizim dizayni, uskunalarini o'lchash va operatsion muammolarni bartaraf etishga ta'sir qiladi. Muhandislar fundamental fizikasiga qarshi emas, balki diqqat sharoiti va dizaynini tan olishlari kerak.
Boshqaruv valfi o'lchash:ISA 75.01 standart klapanni tanlashda bo'g'ilgan oqimni qanday davolash kerakligini kamaytiradi. Bosim pasayishi koeffitsienti $ X_T $ ma'lum bir valve geometriyani bo'g'ib qo'yadi. Choklangan sharoitlarga erishgandan so'ng valfni haddan tashqari oshirib yuborgandan so'ng oqimni ko'paytirishga urinish, oqim yuqori darajadagi bosim va harorat bilan emas, balki yuqori darajadagi bosim va harorat bilan cheklangan.
Shovqin va tebranish:Natijada, olingan Sonik tezliklar va zarba inshootlari kuchli aerodinamik shovqinni keltirib chiqarganda. Asosiy eritma ko'p bosqichli bosimni kamaytirishni o'z ichiga oladi. Bir nechta bittadan o'tishning o'rniga: 1 ta bosimning pasayishi, bir qator bosqichlar har bir bosqichda qoladi.
Raketalarni aralashtirish tizimlari:Ko'pincha sanoat dasturlaridan farqli o'laroq, bo'g'ib qo'yish cheklovni anglatadi, raketa motorlari ataylab chayqalish oqimini yaratadi va ekspluatatsiya qiladi. Faqat tomoqni bo'g'ib qo'ygan holda ko'krak qafasi issiqlik energiyasini kinetik energiyaga samarali ravishda aylantirishi mumkin.
Chokish oqimining sabablari uchun asosiy javob, suyuqlikdagi suyuqlikdagi axborotni targ'ib qilish fizikasiga tushadi.
Yuqori bosimli tomchilar bilan ishlaydigan muhandislar har doim ularning tizimi bo'g'ilgan rejimda ishlayotganligini tekshirishlari kerak. Choklangan oqim sharoitlari uchun tan olingan va to'g'ri hisobni tanlab, qimmatbaho etishmovchiliklar tizimini qimmatbaho etishmovchiligi va xavfli operatsiyalardan ajratadi.
