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傾斜平板に衝突する噴流

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固体構造の衝突噴流製造業、エネルギーで材料を切断など、技術のアプリケーションで広く使用されているプロセスは、油圧源から生成します。衝突噴流ノズル高圧領域から低圧の地域を通過する流体の放出や印象的な噴流構造に成っています。衝突の過程では、物体の表面圧力および流れ場の速度間の相互作用によって生成された力が加わる。たとえば、垂直離陸と着陸や VTOL の航空機の場合組み合わせる 2 つのジェット機は滑走路を使用せずに垂直離陸機を助けるために十分なリフトを生成します。航空機の各側面に発行される 2 つの追加小型ジェット機は、安定性を提供します。衝突の影響は、ジェットのサイズと速度、衝突面とノズルと表面間の距離の特性によって決まります。表面とジェットの温度が大幅に異なる、衝突噴流が伝熱の高いレベルが生成されます。このビデオはオブジェクトのジェットによる負荷を決定する方法、またジェットの速度と質量流量など、流れの診断のための興味の他のパラメーターを計算する方法を説明します。

実験的プロトコルを掘り下げる前に、衝突噴流の背後にある原理を勉強しましょう。ゼロの粘性率をもつ流体の定常非圧縮性流れ、運動エネルギーと圧力のポテンシャル エネルギーは、流線に沿って互いに変換する無料。エネルギーの 2 つの形態の合計は常に一定、これは省エネの原理から派生したベルヌーイの原理です。この主義に従って速度と流体の運動エネルギーの結果の増加には、圧力および潜在的なエネルギーの減少と同時発生します。など、それらの合計は常に一定です。これはベルヌーイの式です。圧力の大きさで表すと、運動エネルギーに関連する用語の動的圧力と呼ばれます。圧力の潜在的なエネルギーに関連付けられている用語、静圧と呼びます。これら 2 つの用語の追加は、ベルヌーイの定数、別名停滞圧力を与えます。停滞圧力、流れが停止に静圧、動圧の変換によってもたらされる場合に達する最大圧力として定義されます。今実験のセットアップについてお話しましょう。エアー ジェットは、ジェットが角度 θ の傾斜板に当たる下受圧部にスリット幅 W とスパン L の高圧チャンバーから終了します。中間のストリーム ラインは、2 つの領域でジェットを分割します。上向きに偏向と他の 1 つ下。動圧が静圧に完全に変えられるよどみ点における壁で右分割ストリーム ラインを停止します。停滞点では、プレートにジェットによって圧力のプロファイルは、最大値 p0 を持っています。このポイントから離れている間圧力分布が徐々 に少なく動圧が静圧に変換されるので確実に減少します。圧力プロファイルは、衝突の角度 θ に依存します。Θ が 90 度、中心線、また停滞線です。衝突角度を小さくと、ジェット機の中心線から離れて停滞ストリーム ライン移動とその結果、圧力分布のピークが小さくなり、ジェットの出口に近い板の領域へシフトします。全圧ジェットにさらされるプレートの表面には衝突圧と静圧のレシーバー内の加算の結果です。受信機の中の圧力が均一に配布されるので周囲圧力プレートの両側がキャンセルされます。その結果、プレートの純負荷、過圧およびプレートの領域での衝突圧力分布上の統合は、算出です。流体を低圧領域に高圧領域からスリットを通して放電すると、ジェットは縮みと呼ばれる領域に収束する傾向があります。ジェット葉流線が平行になるその排出口と静圧が周囲の圧力に等しいその結果後最初の場所です。ジェットが換気口から終了位置と、縮み位置ベルヌーイの式を適用してみましょう。無視する充満の中速度を考慮した充満と受信機の間の圧力差を使用して、縮みで速度を計算できます。最後に、スリットの幅と下大静脈の contracta 間の収縮の比率を知ること、質量流量を推定できるジェット速度と、縮み地を使用します。次のセクションでは、プレートの結果圧力分布を測定し、圧力フィールド プレートの領域の上に統合することによって力の合計を計算します。

操作中に受信機への扉を開く潜在的危険物や施設にダメージを与えるので、実験を開始、する前に、施設が使用されていないことを確認します。受信機への扉が開いている場合施設は使用中ではありません。受信機への扉が閉じている場合は、ウィンドウを探します。内部人事が存在しない場合は、ドアを開いても安全施設はからのみ起動できるため内部ドアが閉じている間。まず、回路図によると楽器を設定します。圧力トランスデューサーの正のポートをスキャン バルブの出力に接続します。スキャン バルブ ホーム ポジションにあることを確認します。後続の順序でスキャンのバルブ プレートの採ホースを接続します。スキャンのバルブの出力の横にある吸気口に測定を開始してください。まず、目的の角度 θ にプレートを調整します。第二に、ジェット ノズル幅を測定します。第三に、スパンとプレートの高さを測定します。圧力トランスデューサーをゼロし、キャリブレーション定数の値を記録します。参照テーブルに、実験のすべての基本的なパラメーターを記録します。まず、受信機の圧力を感知する低圧ポートを開きます。マーク、チャンバーの圧力タップする肯定的なトランスデューサーの高圧点を接続します。次に、フロー機能を開始します。圧力トランスデューサー、プレナムとデジタルマルチメータを使用して受信機によって検出される差圧に関連付けられている電圧を測定します。校正定数を使用してこの量を計算します。

計測器を校正し、基本的なパラメーターは記録されます、データ集録を開始する準備が整いました。まず、スキャンのバルブの共通ポートにトランスデューサーの高圧ポートを接続します。またプレートの最初の圧力タップ位置から、測定を開始するスキャンのバルブを磨きます。6 トラバースをコンピューターで実行、ボルトからの圧力への換算係数を入力し、100 ヘルツと 500 5 秒のデータを取得するためのサンプルの合計サンプリング レートを設定します。次に、最初の圧力タップの位置を仮想計測器にゼロを入力し、データを記録します。画面の値は圧力タップと受信機の間の圧力差です。次のタップ位置にステップ スキャンの弁。25.4 ミリを 2 つの連続したタップ間の距離には知っているソフトウェア内の新しい位置を紹介し、圧力差の新しい値を記録します。実験の終わりには、ソフトウェアは、テーブルと圧力対タップ位置のプロットを生成します。近くの流路面積約半分、圧力測定を繰り返すフロー コントロール プレートの位置を変更することによって、流量を変更します。流量が異なると傾斜角度の測定を繰り返し、毎回結果をテーブルに記録します。すべてのデータが収集されたときフロー機能をオフにします。

実験データに基づいて、興味のいくつかのパラメーターを取得できます。各プレートの角度とフロー レートの結果表を見て、縮みのジェット速度の計算にプレナムと受信機の間の圧力差を使用します。参照テーブルからスパン L の値とスリットの幅を取るし、縮み以前質量流量を推定する計算で速度を使用します。対トラバース 6 によって生成された圧力プロットの位置を見てそして圧力のピーク値を読みます。結果テーブルの値を紹介します。この値は、停滞圧力の直接推定です。今、プレートの面積上の圧力分布を統合することによってプレートの衝突力を計算します。これを行うには、対位置プロット編違いを使用し、台形規則やシンプソンのルールで曲線下の領域を計算します。結果テーブルの値を紹介します。

板 2 つの異なった角度および 2 つの異なる流量時飛行機衝突の結果の 4 つのセットを同じグラフにプロットすることによって開始します。さて、2 つの異なる衝突角度と同じ流量の圧力プロファイルを比較します。90 度で圧力プロファイルは、70 度のものよりも高いです。ピーク中 90 度衝突を中心、70 度のピークがシフト下 x 値。これらの結果は、90 度衝突角度の停滞合理化され、流れの中心線に対応することを言います。ピーク速度と、したがって、最大動圧中心線が特徴です。衝突角度が減少すると、停滞の合理化はピーク速度ラインから移動し、元のパスから 。次に、2 つの異なるフロー レートと同じ衝突角度の圧力プロファイルを比較します。最大圧力は流量の減少したがって流れとして動的エネルギーの率が低下や運動エネルギーの減少があります。検索結果の表を見て、プレート負荷の計算値を比較します。衝突角度停滞圧力動圧の低レベルを運ぶストリーム ラインを中心線速度に合わせ 1 つから移るので総負荷の軽減の効果があります。

噴流は、水力学、航空宇宙から電子機器にまたがる多くの産業やエンジニア リング アプリケーションで広く使用されます。圧力と速度の相互作用は、気流診断に使用できます。プラントルやピトー静圧プローブは、2 つの同心の管で構成されます。インナー チューブ停滞圧力を検出するフロー直面しています。一方、外管には、静圧を感じる側のポートのセットがあります。統合センサー、圧力の相違が検出されると、この値は速度を推定する使用されます。このデバイスは、流体工学で広く使用されます。たとえば、航空機に対する風の速度を確認します。プラスチックや木材のような柔らかい素材は、高速で薄いウォーター ジェットで切ることができます。一方、金属は、ストリームに砥粒を追加する時に水を切ることができます。切削用高速ジェットを生成するには、先細ノズルを加速することができるまでの流れの高圧力を課すことを必要です。ジェットによって運ばれる高い運動エネルギー衝突表面に材料を除去するには十分に強い力を発揮、カット対象のオブジェクトの表面の動的圧力に変換されます。

傾斜平板に衝突噴流のゼウスの概要を見てきただけ。圧力と速度間の相互作用が構造物に作用する荷重をどのように生成するかを理解してそして衝突力、流速、質量流量を計算することができる必要があります。見ていただきありがとうございます。

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