ניתוח זרבובית: וריאציות במספר ה-Mach ובלחץ לאורך התכנסות וזרבובית מתפצלת

מקור: שרייאס נרסיספור, הנדסת מכונות וחלל, אוניברסיטת צפון קרוליינה סטייט, ראלי, NC

זרבובית היא התקן המשמש בדרך כלל להאצת הזרימה או להאטה מכוח חתך הרוחב השונה שלה. חרירים נמצאים בשימוש נרחב במערכות הנעה בחלל. ברקטות, דלק הנפלט מהתא מואץ דרך זרבובית כדי ליצור כוח תגובה המניע את המערכת. במנועי סילון, זרבובית משמשת להפיכת אנרגיה ממקור בלחץ גבוה לאנרגיה קינטית של הפליטה כדי לייצר דחף. המודל האיסנטרופי לאורך הזרבובית מספיק לניתוח מסדר ראשון שכן הזרימה בזרבובית מהירה מאוד (ולכן אדיאבטית לקירוב ראשון) עם מעט מאוד חיכוכים מפסידים (מכיוון שהזרימה כמעט חד ממדית עם שיפוע לחץ חיובי, אלא אם צורת גלי הלם וחרידים קצרים יחסית).

בניסוי זה, שני סוגים של חרירים מותקנים על אסדת בדיקת זרבובית, וזרימת לחץ נוצרת באמצעות מקור אוויר דחוס. החריקות מנוהלות עבור הגדרות לחץ אחורי שונות כדי לנתח את הזרימה הפנימית בזרבוביות בתנאי זרימה משתנים, לזהות את משטרי הזרימה השונים ולהשוות את הנתונים לתחזיות תיאורטיות.

בהדגמה זו נעשה שימוש באסדת בדיקת זרבובית, שהורכבה ממקור אוויר דחוס המתעל אוויר בלחץ גבוה דרך הזרבוביות הנבדקות, כפי שמוצג באיור 5. לחץ הזרימה נע בין 0 - 120 פסאיי והוא נשלט באמצעות שסתום מכני. בעוד הלחצים נמדדים באמצעות חיישן חיצוני, קצבי זרימת המסה בזרבובית נמדדים על ידי זוג ר...

הקבועים הבאים שימשו בניתוח: חום ספציפי של אוויר יבש, γ: 1.4; אזור זרבובית ייחוס, A_i = 0.0491^{ב- 2}, ולחץ אטמוספרי סטנדרטי, P_atm = 14.1 פסאיי. איורים 8 ו-9 מראים את השונות ביחס הלחץ ובמספר ה-Mach לאורך הזרבובית (מנורמלת בהתבסס על אורך הזרבובית הכוללת) עבור הגדרות שונות של לחץ גב ...

חרירים משמשים בדרך כלל במערכות הנעה של מטוסים ורקטות מכיוון שהם מציעים שיטה פשוטה ויעילה להאצת הזרימה במרחקים מוגבלים. על מנת לתכנן חרירים שיתאימו ליישום נתון, הבנה של התנהגות הזרימה וגורמים המשפיעים על ההתנהגות האמורה עבור מגוון תנאי זרימה חיונית לתכנון מערכות הנעה יעילות. בהדגמה זו, חר...

Transcript

Explore More Videos