Kompressibel strömning Flashcards
Definiera Machtalet. Vilken hastighet och vilken ljudhastighet ska det baseras på?
Machtalet = lokal hastighet / lokal ljudhastighet = V / a
Visa genom att uppskatta densitetsvariationen i ett strömningsfält att villkoret för inkompressibel
strömning är Ma «1. Vilken övre grans på Machtalet brukar sättas för inkompressibilitet?
se K 2
Övre gräns ofta 0.3
Vilka benämningar gäller för strömningen i olika Machtals områden? (ungefärliga Machtals-gränser
räcker)
- Ma < 0.3: inkompressibel strömning
- 0.3 < Ma < 0.8: subsonisk strömning
- 0.8 < Ma < 1.2: transonisk
- 1.2 < Ma < 3.0: supersonisk
- 3.0 < Ma: hypersonisk
Teckna samhanden mellan inre energin och temperaturen samt mellan entalpin och temperaturen för en ideal gas med konstanta ämnesstorheter och för en ideal gas med variabla Cv och Cp.
se K 4
Härled ljudhastigheten för en godtycklig fluid. Under vilket antagande ska tryckderivatan beräknas?
se K 5
Ljudhastigheten i en godtycklig fluid ges av (se K 6). Härled utifrån detta samband ett uttryck för
ljudhastigheten i en perfekt gas med konstanta ämnesstorheter, som funktion av temperaturen. Utnyttja
isentropsambandet (se K 6)
se K 6
Vad är en adiabatisk process? Vad måste också gälla för att processen ska vara isentropisk?
Adiabatiskt: q=0 ingen värme krävs eller “bildas”. För att vara isentropisk ska strömningen vara reversibel.
Teckna energiekvationen för stationär strömning, uttryckt m.h.a. entalpin, för en adiabatisk process
med ändringen i potentiell energi och viskösa spänningarnas arbete försummade. Vad kallas h respektive h_0? Förklara innebörden av h_0
se K 8
h är entalpi
h_0 är en konstant, stagnationsentalpi/ totalentalpi (mått på totala energiinnehållet i strömningen)
Skriv om energiekvationen för stationär strömning, uttryckt med temperatur, för en perfekt gas med konstanta ämnesstorheter. Vad kallas T respektive T_0? Förklara innebörden av T och T0
se K 9
T är statisk temperatur, temperaturen i systemet
T_0 är totaltemp/stagnationstemp, den temperatur fluiden skulle få om vi bromsade upp den till stillastående adiabatiskt.
Vilka av storheterna h_0, T_0, a_0, P_0 och rå_0
är konstanta i ett strömningsfält vid adiabatisk respektive isentropisk strömning?
h_0, T_0, a_0 konstanta adiabatiskt
P_0 och rå_0 konstanta isentropiskt
Vad menas med en kritisk storhet, t.ex. kritiska temperaturen T*?
En kritisk storhet är referensstorhet vid beräkning av kompressibel strömning i rör och munstycken.
Med hjälp av KE och EE på differentiell form och definitionen av ljudhastighet kan följande ekvation
härledas (se K 12). Visa utifrån detta samband hur hastigheten och trycket ändrar sig vid strömning genom en divergent och genom en konvergent kanal, för underljuds- respektive överljudsströmning
se K 12
Förklara begreppet chokning.
Uppstår när maximalt massflöde är uppnått, måste breddas för mer flöde.
Beskriv vad som menas med en rak stöt. Vad händer med hastighet, tryck och totaltemperatur över
en rak stöt? Hur påverkas den kritiska arean?
Över en rak stöt bromsas strömningen upp från överljuds- till underljudsströmning.
Trycket måste öka över stöten, entropin minskar och A* ökar.
Vilka ekvationer används för att bestämma flödesstorheternas förändring över en stöt? Till detta
ekvationssystem finns det två lösningar. Hur bestämmer man vilken av dessa som är fysikaliskt korrekt?
Vad innebär detta för mycket svaga tryckvågor såsom tex. ljud?
KE, impuls, EE, gaslagen, konstant Cp.
Ger två lösningar med p2/p1 större eller mindre än ett. För att kolla vilket som är korrekt undersöks entropiändringen.
För ljudvågor (med infinitesimala tryckstörningar) leder detta till att ds går mot noll och det är alltså isentropiskt.
Förklara med hjälp av en figur hur trycket och hastigheten varierar för olika mottryck i ett konvergent munstycke vid utströmning från en stor behållare med trycket P0. Vad gäller för massflödet vid olika mottryck?
se K 16
Förklara med hjälp av en figur hur trycket och hastigheten varierar för olika mottryck i ett konvergentdivergent munstycke (Laval-dysa), vid utströmning från en stor behållare med trycket P0. Vad gäller för massflödet vid olika mottryck?
se K 17
Skissa hur tryckvågorna utbreder sig runt en partikel som rör sig med
a. underljudshastighet
b. ljudhastighet
c. överljudshastighet
Markera partikelns läge vid tiden t och tiden t + delta t. Markera Machvågor, “zone of silence”, “zone of
action” och Machvinkeln.
se K 18
Skissa hur normalhastigheten, tangentialhastigheten och den totala hastigheten ändras vid en sned
stöt? Markera stötvinkel och avlänkningsvinkel.
se K 19
Skissa hur stöten ligger vid överljudsströmning mot en kil med theta < theta_max respektive theta > theta_max.
se K 20
Vad menas med Prandtl-Meyer-expansion? Illustrera med figur.
se K 21
