Question 1

Was passiert mit der Strömungsgeschwindigkeit, wenn sie eine sich verjüngende Düse durchströmt?

Accepted Answer

Wenn der Düsenquerschnitt vom Eintritt zur Düsenenge abnimmt, steigt die Strömungsgeschwindigkeit und erreicht ihr Maximum an der Düsenenge. Diese Beschleunigung tritt auf, da die gleiche Massenstromrate durch fortlaufend kleinere Querschnittsflächen strömen muss. Der Strömung bleibt in einer konvergierenden Düse unterschallig, wobei die Geschwindigkeit ansteigt, bis sie unter erstickten Strömungsbedingungen an der Düsenenge Mach 1 erreicht.

Question 2

Was ist erstickter Durchfluss und wann tritt er in einer sich verjüngenden Düse auf?

Accepted Answer

Gedrosselter Durchfluss tritt auf, wenn die Mach-Zahl am Düsenhals 1 erreicht, was bedeutet, dass die Strömungsgeschwindigkeit der Schallgeschwindigkeit entspricht. Dies geschieht bei einem Rückdruckverhältnis von 0,5283. Einmal gedrosselt, erhöhen weitere Erhöhungen des Eintrittsdrucks nicht die Halsgeschwindigkeit und begrenzen konvergierende Düsen auf Anwendungen mit subsonischer Strömungsbeschleunigung.

Question 3

Wie steuert das Rückdruckverhältnis die Strömungsgeschwindigkeit in einer Düse?

Accepted Answer

Das Rückdruckverhältnis ist das Verhältnis zwischen dem Ausgangsdruck und dem Staudruck am Düseneingang. Wenn diese Drücke gleich sind, tritt kein Durchfluss auf. Wenn der Rückdruck abnimmt, steigt die Druckdifferenz, wodurch die Strömungsgeschwindigkeit in der gesamten Düse beschleunigt wird. Dieses Verhältnis steuert direkt die Strömungsbedingungen und bestimmt, ob der Durchfluss erstickt wird.

Question 4

Welches sind die drei verschiedenen Strömungsmuster in einer sich verjüngend-erweiternden Düse bei niedrigen Rückdruckverhältnissen?

Accepted Answer

Bei niedrigen Rückdruckverhältnissen treten drei Muster auf: erstens, erzwungene subsonische Verzögerung im divergierenden Abschnitt; zweitens, supersonische Beschleunigung gefolgt von Verzögerung auf subsonische Geschwindigkeiten; drittens, kontinuierliche supersonische Beschleunigung durch den gesamten divergierenden Abschnitt. Diese Muster hängen davon ab, wie stark der Rückdruck unter die erzwungene Strömungsbedingungen von 0,5283 reduziert wird.

Question 5

Was ist ein überexpandierter und ein unterexpandierter Strömungsaustritt an einer Düse?

Accepted Answer

Übermäßig ausgedehnte Strömung tritt auf, wenn der Düsenaustrittsdruck niedriger ist als der Umgebungsdruck und eine instabile Strömung mit Druck- und Geschwindigkeitsschwankungen erzeugt. Untermäßig ausgedehnte Strömung tritt auf, wenn der Austrittsdruck den Umgebungsdruck übersteigt und eine ähnliche Instabilität produziert. Beide Bedingungen entstehen durch Fehlanpassungen zwischen den internen Düsenbedingungen und dem externen Atmosphärendruck.

Question 6

Wie wird der Massenstromparameter verwendet, um verengte Strömungszustände zu identifizieren?

Accepted Answer

Der Massenstromparameter (MFP) steigt, wenn das Rückdruckverhältnis abnimmt, bis der erstickte Strömungszustand bei 0,5283 erreicht wird. An diesem Punkt sollte der MFP konstant bleiben, da der Massenstrom nicht weiter zunehmen kann. Die Messung des MFP über verschiedene Rückdruckverhältnisse hilft, theoretische Vorhersagen für erstickte Strömung und Übergänge zwischen Strömungsregimen experimentell zu verifizieren.

Question 7

Wie ermöglicht eine konvergieren-divergierende Düse im Vergleich zu einer konvergierenden Düse einen Überschallstrom?

Accepted Answer

Eine konvergieren-divergierende Düse beschleunigt unterschallige Strömung auf Mach 1 am Engpass, dann ermöglicht der divergierende Abschnitt eine fortgesetzte Beschleunigung auf Überschallgeschwindigkeiten. Im Gegensatz dazu kann eine allein konvergierende Düse Mach 1 nicht überschreiten, da der Engpass der Ausgangspunkt ist. Der divergierende Abschnitt bietet die expandierende Fläche, die für die Überschallströmungsexpansion benötigt wird, unter Verwendung von Schlieren-Bildgebungstechnik visualisiert überschallschnell Strömungsmerkmalen, um diese Phänomene zu beobachten.

Tippnummer	Axiale Position des Taps (in)	Düsenflächenverhältnis (A/A_i)	P_statisch (psi)	P_o (psi)	masse Durchflussrate (Schnecken/s)	P_atm (psi)	T_o (°F)
Abbildung 6/7	Tabelle 2	Tabelle 2	Messdruck	messen druck	Rotameter	Messdruck	Temperatursensor

Tippnummer	Konvergierende Düse		Konvergierende-Divergierende Düse
Tippnummer	Axiale Position des Taps (in)	Düsenflächenverhältnis (A/A_i)	Axiale Position des Taps (in)	Düsenflächenverhältnis (A/A_i)
1	0	60.14	0	60.14
2	1	51.379	4.5	6.093
3	2	35.914	6.5	1
4	3	23.218	6.9075	1.053
5	4	13.275	7.3795	1.222
6	5	6.094	7.8515	1.403
7	5.5	3.54	8.3235	1.595
8	6	1.672	8.7955	1.802
9	6.5	1	9.2675	2.02
10	7	60.041	9.5	60.041

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

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