노즐에서 흐름이 초음속인지 어떻게 알 수 있습니까?

프로젝트의 경우 Mach 번호 = 3 용으로 설계된 수렴 발산 노즐을 만들었습니다 .이 프로젝트에서, 목과 발산 섹션 사이에 고정 된 압력계 (발산 섹션으로 압력 강하)를 보면서 흐름이 초음속으로 진행되었음을 알 수있었습니다. 초음속 흐름을위한 노즐과 같은 역할을합니다).

그러나 이것은 추진력 목적 (또는 실용적인 목적)을 위해 노즐을 만들어야한다면 균일 한 강도를 유지하기 위해 압력계에 구멍을 갖는 것이 바람직하지 않습니다. 나의 이론적 인 계산에 따르면 흐름은 노즐에서 초음속으로 충격을받지 않아야하지만, 건축하는 동안 표면 조도, 기하 공차 및 공급 압력이 예상과 다를 수 있습니다. 이 경우 흐름이 초음속으로 진행되었는지 어떻게 알 수 있습니까?

나는 다음과 같은 방법에 대해 생각했다. 지금까지 나는 그들 중 하나를 시도하지 않았습니다.

흐름이 실제로 초음속 인 경우 (그림에 표시된 것처럼) 전체 압력을 증가시키는 경우 튜브 앞쪽에 활 충격이 발생하기 때문에 피토 튜브를 사용하면 유용하지 않을 수 있습니다 . Reyleigh 피토 튜브 공식을 사용할 수 있지만 흐름 / 노즐에 영향을주지 않고 정적 자유 스트림 압력을 계산하는 방법은 무엇입니까?
Schlieren Photography : 비스듬한 충격 / 충격 다이아몬드가 보이면 '흐름은 초음속'입니다. 이것은 충격 기능이 매우 명확한 경우에만 작동합니다.

— Subodh
소스

이 질문의 두 부분을 별도의 질문으로하는 것이 좋습니다. 응답자가 한 부분에 대한 답만 알고있는 경우.

— 채점

반론 : 두 사람은 서로 얽혀 있으며, 한 사람을 알고있는 사람은 다른 사람에게 대답 할 가능성이 매우 높습니다. 나는 투표했다.

— Rick은 Monica

@GeorgeHerold 첫 번째 문제에서, 유체를 압축 할 수 있기 때문에 질량을 측정하는 것이 제대로 작동하지 않으므로 제어량을 설정하는 것이 쉽지 않습니다. 피토관에서는 크기 문제가 아니라 실제 물리학입니다. 피토관은 흐름을 멈추게하고 초음속 흐름을 멈추기 위해 먼저 충격파를 통과하여 충격파가 발생하기 전의 모든 것을 막습니다.

— Trevor Archibald

Subodh, 파트 A에 초점을 맞추고 파트 B에 대한 새로운 질문을하기 위해이 질문을 기꺼이 편집 하시겠습니까? 파트 B 질문에서이 링크에 연결할 수 있습니다. 이것에 대한 의견을 가진 사람은 여기 에서 시작 하여 메인 채팅 에서 토론에 참여할 수 있습니다 .

— Paul Gessler

물론, 나는 파트 B를 새로운 질문으로 만들 것이다 .

— Subodh

답변:

충격에 대한 짧은 관여로, 아마도 가장 가능성있는 해결책은 아마도 광학적으로 배기 가스를 이미징하는 것이지만 아마도 배기 가스의 종류에 따라 간섭 법 또는 무언가를 사용하는 것입니다. 당신이 초음속 흐름을 가지고 있다는 가장 명백한 표시는 충격 다이아몬드를 볼 수 있는지 입니다. 나는 당신이 아마 배기 길이에서 그것을 해결할 수 있다고 생각하지만 어떻게 기억하지 못합니다.

또는 생성 된 추력을 볼 수도 있습니다. 예상 추력을 계산할 수 있어야합니다. 이것이 로켓 / 제트 엔진을 테스트 할 때 흐름이 초음속인지 실제로 신경 쓰지 않고 단지 충분한 전력을 생성한다는 점에서 중요합니다.

파이프의 간단한 방법은 출구 흐름을 측정하는 것입니다. 파이프이므로 흐름이 일정해야합니다. 그러나 실제로 긴 파이프에는 정기적으로 검사 해치 / 영역이있어 누출 / 결함을 확인하기 위해 흐름을 측정하는 곳이 있다고 생각합니다.

— 니 바그
소스

답변의 파이프 부분을 engineering.stackexchange.com/questions/303/…

— dcorking

정말 좋은 생각 실험입니다! 일반적으로 나는 당신이 알아야만한다고 주장합니다.

$p_t$
$p_\infty$

$M=1$

\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)}

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

1D 꾸준한 압축성 흐름에 대한 방정식을 보면 솔루션이 하나뿐이므로 흐름이 음속에 도달하지 않는 유일한 방법은 전체 압력 손실이 크므로 임계 비율에 도달하지 못합니다.

추력에 관한 한, 다른 설정 (확장 / 확장) 또는 기하학 (예 : 듀얼 벨) 때문에 질문에 대한 답변이 조금 더 복잡합니다.

측정에 관한 한 음향 대기 속도 측정 시스템을 살펴볼 수 있습니다.

— rul30
소스

여전히 답을 찾고 있다면

웨지 표면에 고정 구멍이있는 잘 설계된 웨지를 유지할 수 있습니다. 1. 웨지 표면이 흐름 축과 정렬되거나 2. 대칭 축이 흐름 축과 정렬됩니다. 롤리 피토 튜브에서 피토 압력이 발생합니다.

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

— 머스탱
소스