Хабр Курсы для всех
РЕКЛАМА
Практикум, Хекслет, SkyPro, авторские курсы — собрали всех и попросили скидки. Осталось выбрать!
Поток Научпоп доступен 24/7 благодаря поддержке друзей Хабра
Комментарии 22
При скоростях струи 270 м/с мы уже недалеко от скорости звука. Может забыть термодинамику и написать эмулятор частиц? Современные GPU хорошо все просчитают... Да даже CPU. Это не гравитация где надо считать взаимодействие всех со всеми, же квадрат
Я вам больше скажу, что из обычной дырки в автомобильной шине с избыточным давлением 2 атм струя воздуха вылетает со скоростью уже выше скорости звука!
Об этом я уже давно пишу на ХАБРе и эксперименты ставил по замеру скорости струи по её импульсу на весах. (отчёты есть в моих прошлых статьях)
А вот здесь, извините, не верю. Возьмём сферическую шину в вакууме) из дырки очевидно будут вылетать молекулы ровно со скоростью звука
Делал самодельную установку (придумал не я) холодного напыления порошка цинка. Основная задача - разогнать нагретый воздух выше скорости звука, что бы этот воздух нагрел собой и разогнал порошок цинка (придал ему энергию нагревом и скоростью). С нужной энергией порошок цинка при соударении с металлами вплавляется в них.
Одна из истин, которые я усвоил в процессе - воздух, даже при нужном диаметре отверстия и нужном давлении, не будет превышать скорость звука, т.к. резкий переход из узкого канала (отверстие шины или форсунка) в окружающую среду сразу генерируют ударные волны, турбулентности, которые гасят всю энергию потока. Эти силы и являются ограничением производительности истечения воздушного потока из отверстия определенного диаметра (на сколько я понял).
Для решения этой проблемы в моей установке используется "сверхзвуковое сопло" - плавное расширение стенок заставляет поток воздуха расширяться и ускоряться выше скорости звука.
НО, только в пределах этого сопла. По выходу из сопла действуют те же силы (резкий перепад, турбулентности, ударные волны) - которые почти сразу замедляют этот сверхзвуковой поток до меньшей скорости.
Вы совершенно правы!
При истечении в атмосферу воздух из сопла начинает сразу тормозится об окружающий воздух!
Но сверхзвуковая скорость в самом-то сопле вы достигаете и превосходите, и тут именно это и обсуждается.
Скорость звука не достигается внутри самого узкого сечения- это верно, и у меня ровно также в рсчётной таб.рис.8 стб.№6 до 2-х избыточных атмосфер.(стр№11)
НО сразу за критическим сечением во внезапном расширении скорость потока резко подскакивает именно за счёт внезапного расширения самого газа в пустоту.
По итогу ведь я измеряю не скорость, а импульс. То есть я меряю увеличенную в Н раз массу струи со скоростью в Н раз меньшей исходной, но в которой сохранился сам импульс:
H*m*V/H=m*V
Именно этот закон сохранения импульса позволяет мерять силу тяги как на самом ПРД, так и на бытовых настольных весах всзвешиванием реакции струи на столе.
Спасибо за интересное обсуждение!
Я не все смог понять в статье, но было интересно прочитать.
Мой комментарий был больше про то, что отверстие в автомобильной шине не даст сверхзвуковой струи, т.к. происходит торможение и нет сопла лаваля.
Но я чувствую, вы знаете, о чем говорите. А я могу заблуждаться.
Правильно ли я вас понял, что я тоже могу померять скорость потока из своего сопла лаваля бытовыми весами ?
И снова, я вообще не уверен что можно применять классическую термодинамику в режимах, близких к скорости звука, когда например продольная и поперечная температуры могут существенно отличаться
Да, продольные и поперечные ДАВЛЕНИЯ могут сильно отличаться в быстрых динамических процессах.
А вот что-такое температура- это вообще вопрос на Нобелевскую премию.
Кстати, по "общепринятой" молекулярно-кинетической теории (МКТ) скорость молекул воздуха при комнатной температуре аж 480м/с!
Вопрос: Если у молекул скорость 480м/с, то почему у звука скорость всего 340м/с в тех же условиях?
Не все молекулы летят прямо?
Я вообще противник МКТ, так что объяснять противоречия я не буду, так как за эти противоречия я МКТ всячески пинаю.
Моя теория- это "Статическая теория газов" (СТГ), по которой молекулы газа неподвижно висят, отталкиваясь от соседних молекул центральными силами неизвестной пока природы.
По СТГ гораздо легче объяснять реальные свойства газов. При этом МКТ вообще не может объяснять реальные свойства газов, явно им противореча по своей модели "бешенных бильярдных шаров".
А вы можете объяснить вихревую трубку, пользуясь ТОЛЬКО СТГ?
Или до таких высот ваша теория пока не доросла?
Так это и есть объяснение по СТГ!
Или вы это не поняли?
Нет, конечно. Вы же в статье НИ РАЗУ не упомянули СТГ. Ничего про центральные силы неизвестной природы тоже не сказано.
Насколько я помню из предыдущих статей, ваша СТГ пока даже не объясняет отталкивание газа от стенок сосуда (в отличие от КТГ), а вихревая трубка - это стенка хитрой формы.
Соответственно, никакого "объяснения по СТГ" у вас нет.
Вопрос: Если у молекул скорость 480м/с, то почему у звука скорость всего 340м/с в тех же условиях?
Ответ: потому что молекулы не выстроены цепочкой от источника до приемника звука, а расположены в пространстве в хаотическом порядке. Поэтому "цепочка", по которой звук передаётся от первой молекулы к последней, будет не прямой, а ломаной линией. А поскольку длина ломаной больше длины прямой - время при той же скорости молекул тоже больше, и соответственно скорость звука выходит меньше.
Столкнулся с проблемой, когда захотел измерить скорость воздушного потока (близкую к скорости звука). Намек на проблему был уже когда пытаешься рукой ощутить его температуру и руку начинает жечь. Ответ подсказывает нагревающийся корпус сверхзвуковых самолетов. И вдруг(для меня) оказалось, что измерить Т простым датчиком уже никак не получится - сам поток, даже если холодный, скоростью и трением нагревает любые датчики до сотен градусов.
Да, вы наткнулись на сложную методологическую проблему измерения температуры в высокоскоростной струе.
Именно по этому мы меряем температуру стенки в сопле Лаваля, так как только она не тормозит поток.
Мое сопло лаваля нагревалось очень прилично, хотя по расчетам, сверхзвуковая струя должна иметь малое давление и малую Т. Значит таки гладкие стенки тормозят поток ?
Вы сначала подробнее расскажите про свою установку:
что за источник газов (давление , температура)?
что за сопло?
У меня по расчётам получается, что холодная струя в потоке можеть хорошо нагреться на торможении, особенно после разгона в сопле Лаваля, когда вся энергия расширения газа уходит в осевой разгон.
Зарегистрируйтесь на Хабре, чтобы оставить комментарий
Механизм охлаждения воздуха внутри «Вихревой трубкой Ранка-Хилша» (ВТР)