Analyse einer Düse: Variationen in Machzahl und Druck entlang einer konvergierenden und einer konvergierend-divergierenden Düse

Quelle: Shreyas Narsipur, Maschinenbau und Luft- und Raumfahrttechnik, North Carolina State University, Raleigh, NC

Eine Düse ist ein Gerät, das aufgrund seines unterschiedlichen Querschnitts häufig verwendet wird, um den Fluss zu beschleunigen oder zu verlangsamen. Düsen sind weit verbreitet in Luft- und Raumfahrt-Antriebssystemen verwendet. Bei Raketen wird das aus der Kammer ausgestoßene Treibmittel durch eine Düse beschleunigt, um eine Reaktionskraft zu erzeugen, die das System antreibt. In Strahltriebwerken wird eine Düse verwendet, um Energie aus einer Hochdruckquelle in kinetische Energie des Auspuffs umzuwandeln, um Schub zu erzeugen. Das isentrope Modell entlang der Düse ist ausreichend für eine Erstordnungsanalyse, da der Durchfluss in einer Düse sehr schnell (und damit adiabatisch zu einer ersten Annäherung) mit sehr geringen Reibungsverlusten ist (weil der Durchfluss fast eindimensional mit einem günstigen Druck ist Gradient, außer wenn sich Schockwellen bilden und Düsen relativ kurz sind).

In diesem Experiment werden zwei Düsentypen auf einem Düsenprüfstand montiert, und ein Druckfluss wird mit einer Druckluftquelle erzeugt. Die Düsen werden für verschiedene Rückdruckeinstellungen ausgeführt, um den internen Fluss in den Düsen unter unterschiedlichen Strömungsbedingungen zu analysieren, die verschiedenen Strömungsregime zu identifizieren und die Daten mit theoretischen Vorhersagen zu vergleichen.