Sivut

Kommentit (374)

PPo
Seuraa 
Viestejä14984

Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko ja PPo

Nuo edelliset kommentit on yhteenveto eilisestä keskustelusta + Laval-fysiikka aikaisemmasta.

Jos kävisitte ne läpi ja katsoisitte onko korjattavaa ja täydennettävää,

The analysis of gas flow through de Laval nozzles involves a number of concepts and assumptions:

For simplicity, the gas is assumed to be an ideal gas.

Teoreettisissa tarkasteluissa on oletettu, että kaasu käyttäytyy ideaalikaasun tavoin.

Se tarkoittaa, että kaasumolekyylien törmäykset toisiinsa ja astian seiniin ovat kimmoisia.

Mielestäni tämä tarkoittaa, että kaasusta säteilynä poistuva energia on niin vähäistä, että se voidaan jättää tarkasteluissa huomiotta.

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

PPo kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko ja PPo

Nuo edelliset kommentit on yhteenveto eilisestä keskustelusta + Laval-fysiikka aikaisemmasta.

Jos kävisitte ne läpi ja katsoisitte onko korjattavaa ja täydennettävää,

The analysis of gas flow through de Laval nozzles involves a number of concepts and assumptions:

For simplicity, the gas is assumed to be an ideal gas.

Teoreettisissa tarkasteluissa on oletettu, että kaasu käyttäytyy ideaalikaasun tavoin.

Se tarkoittaa, että kaasumolekyylien törmäykset toisiinsa ja astian seiniin ovat kimmoisia.

Mielestäni tämä tarkoittaa, että kaasusta säteilynä poistuva energia on niin vähäistä, että se voidaan jättää tarkasteluissa huomiotta.

Mutta niistä törmäyksistähän se lämpösäteily on seuraus, kun kaikki sähkömagneettinen säteily lämmön aaltopituudella syntyy elektronin putoanmisesta takaisin vyöhykkeelleen. Perusfyysikkohan sen selvitti Wikipediasta (Wiki ei tällä kertaa ei erehtynyt).

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

Suihkumoottorin ja raketin suihkusuuttimen termodynamiikkaa       muutos

1.  Lämpöenergiasta puhuttaessa täytyy tietää massa tai massavirta jonka lämpötilasta on kysymys.

2.  Suihkumoottorin suihkun tekemänä työnä on syntynyt työntövoima. Sen tuottamisessa pienemmästä entropiasta suurempaan entropiaan menetetään energiana suihkuun jäänyttä liike-energiaa ja lämpöenergiaa, mutta sitä vähemmän, mitä parempi työntövoimahyötysuhde nopeuden kasvaessa saavutetaan. Liike-energia tuottaa ympäröivään ilmaan turbulenssia, joka muuttuu lämmöksi ja suihkun lämpö siirtyy johtuvana ympäröivään ilmaan ja osaksi säteilee ympäristöön.

3.  Raketin suihku säteilee lämpönsä avaruuteen. Siinäkin pienemmästä entropiasta siirryttäessä suurempaan entropiaan, hukkaenergia poistuu vain lämpösäteilynä, kun se ei kohtaa mitään lämpöä johtavaa. Raketilla suihkun hukkaenergia ilmakehässä vähenee nopeuden kasvaessa, mutta avaruudessa ei taida juurikaan muuttua?

Yksittäisellä molekyylillä ei ole lämpötilaa. Lämpösäteily edellyttää yksittäisten molekyylien liike-energian muutoksia, eli sitäkään ei synny ilman törmäilyä (ks Wiki). Aika pian suihku lakkaa olemasta kaasua jossa molekyylit jatkuvasti törmäilevät toisiinsa. Siitä tulee hiukkaspilvi, jossa jokainen molekyyli lentää omaa nopeutta omaan suuntaansa törmäämättä mihinkään.

Laskeeko siis lämpötila kaasun harventuessa? Se on selvä, että lämpöenergia pienenee.

Kaasun harventuessa lämpötila laskee, koska törmäykset vähenee, vaikka yksittäisten molekyylien liike säilyisikin oman aikansa.

Eiväthän ne molekyylien törmäilyt täysin kimmoisia voi olla - jos olisivat, eihän mitään sähkömagneettista säteilyä eli lämpösäteilyä voisi syntyä, eikä kaasun lämpötila laskisi ollenkaan.

[Tämä taitaakin päteä vain suljetussa systeemissä, eikä raketin suihkun tapauksessa, vaikka se laajenee tyhjiöön. Jos kaasu pääsee laajenemaan joka suuntaan tyhjiöön niin etteivät molekyylit osu mihinkään ulkoiseen esteeseen, niiden nopeus eli lämpötila ei muutu. Ne eivät myöskään tee työtä.]

Suppeneva suutin

Suppenevassa suuttimessa lämpötilan laskun ja lämpöenergian laskun aiheuttaa laajenevan kaasun tekemä työ ja tämä lisää kaasun painopiste liike-energiaa ja mahdollisimman paljon energiaa saadaan siirtymään suihkun nopeuteen työntövoiman tuottamiseksi.

Laval-suutin

Laval-suuttimen periaate

Vertaus täysin kimmoinen pomppiva pallo. Tasamaalla pallo pomppii aina samalle korkeudelle. Alamäessä jokainen pomppu on edellistä matalampi, mutta vaakasuora nopeus kiihtyy.

Kun kaasumassa liikkuu laajenevassa suuttimessa, molekyylit kimpoilevat etääntyvästä suuttimen seinästä, jolloin niiden nopeus kiihtyy keskimäärin ulospäin suuttimesta, eli koko kaasumassan nopeus kiihtyy. Samalla niiden satunnainen liike suhteessa kaasumassaan, siis lämpötila vähenee.

https://en.wikipedia.org/wiki/De_Laval_nozzle

ve=√(TR/M*2k/(k-1)*(1-(pe/p)^((k-1)/k))

where: 

ve= exhaust velocity at nozzle exit,

T= absolute temperature of inlet gas,

R= universal gas law constant,

M= the gas molecular mass (also known as the molecular weight)

k= cp/cv = isentropic expansion factor

  (cp and cv are specific heats of the gas at constant pressure and constant volume respectively),

pe= absolute pressure of exhaust gas at nozzle exit,

p= absolute pressure of inlet gas.

Suihkun nopeus ei riipu massavirrasta, mutta työntövoima sen sijaan riippuu.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

Yliäänikoneiden moottoreista                    Lähteet 20, 21,  13,  23a ja b,  24.     muutokset vinolla

Yliäänikoneen moottorin imukanavassa on suppeneva yliäänidiffuusori (säätyvä). Kun nopeus laskee suhteessa enemmän kuin tiheys kasvaa, poikkipinnan täytyy pienentyä. Tätä seuraa laajeneva aliääni-diffuusori. Yliääninen sisääntuloilma pakotetaan pitkittäiseen aaltoliikkeeseen, jossa on yli- ja aliäänikeskittymiä. Aliäänikeskittymä sovitetaan ahtimen ensimmäiselle siipikiekolle. (Ahtimen ensimmäiset siivistötkin voivat toimia yliäänisinä.)

Yliääninen suihku syntyy Laval-suuttimella (suppeneva ja heti laajeneva). Kun virtaavan ilman paine, tiheys ja lämpötila ja sisäenergia (ks Wiki) pienenevät jatkuvasti, suihkun liike-energia kasvaa ja nopeus ylittää äänennopeuden suihkun lämpötilassa. Suihkuputken ja ulkoilman paine-ero on oltava riittävä nostamaan kapeimman kohdan virtaus rajoittumaan äänennopeuteen - kuristumaan tukkeutumaan asti, ja estämään laajenevassa osassa tiivistysiskun syntyminen – diffuusori-ilmiön. Laval-suihkun nopeus on vakio massavirrasta riippumaton.

Suppenevalla suuttimellakin on mahdollista yltää yliäänilentoon Mach 1,5  kuuman suihkun suuren äänen nopeuden vuoksi, mutta suihkun lämpöhäviöt ovat suuremmat kuin Laval-suuttimella.

Yliäänikoneen ohivirtausmoottorin puhaltimen imu- ja suihkukanavat (hidastin ja kiihdytin) voivat olla yhteiset turbiinin kanssa, ja itse puhallin toimia aliäänisenä. Yliäänelle muotoilluilla puhallin-siivillä saadaan erillinenkin muotoiltu yliääninen puhallinkanava (taloudellinen), lähde 21, vrt s.13 puhallinsuihkun nopeus. Ohivirtausmoottori on suoravirtausmoottoria tehokkaampi Mach 1,6 saakka. Boeing F18 Hornet: ohivirtaus 34 % (nopeus korkealla 1900 km/h ja matalalla 1300 km/h).

Hävittäjien moottorien suihkusuuttimet koostuvat yleensä kahdesta peräkkäisestä kukan terälehtien tavoin säätyvästä laippasuuttimesta. Aliäänilennolla suutin säädetään takasuuttimella suppenevaksi.  Yliääninen suihku syntyy suuttimilla yhdessä muodostetulla Laval-suuttimella, joka säätyy ilman läpivirtauksen mukaan, lähde 26 Fig. Jälkipoltolla, ruiskuttamalla lisäpolttoainetta suihkuputkeen, työntövoima kasvaa 50 - 100%. Kun kulutus kasvaa 100 - >400% käyttö on lyhytaikaista. Jälki-poltolla Laval-suutin pitää laajentaa ja lentotilasta riippuva suutinsäätö pitää painesuhteen oikeana. pm. (Työntövoima jälkipoltolla 'wet thrust' ja sitä ilman 'dry thrust'). Suutin voi olla myös kääntyvä 'vectoring nozzle' manööverien helpottamiseksi. Kun suutinaukon ja ympäröivän ilman paine poikkeavat, syntyy seisova sokkiaalto ja suihku pätkittyy paine+lämpö-keskittymien jonoksi, joka jälkipoltolla tulee näkyväksi, google: 'shock diamonds', lähde 29a. Lähteet 25, 13, 22, 26.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

Haluaako joku tarkastaa, että paineiden avulla laskettu työntövoimayhtälö vastaa täysin nopeuksien avulla laskettua työntövoimayhtälöä.

Liikennelentokoneella suihkuaukon ja imuaukon painesuhde pitää olla täydellä teholla vähintään 2. Tämän todettuaan pilotti tietää, että moottorin työntövoima on kunnossa.

Tässä Laiskimus sanoi olevan jotakin pielessä, mutta vertaus nopeuksien avulla lausuttuun työntövoimaan painesuhde-yhtälö on yhteneväinen.

Työntövoima suihkuaukon ja imuaukon kokonaispainevoimien erotuksena.

Kaasun tai nesteen virratessa syntyy dynaaminen paine q = ½ ρv² , jossa ρ virtaavan aineen tiheys. Oletetaan virtaus aukossa A samaksi koko pinta-alalla. Aukolle syntyy dynaaminen painevoima

F = q ∙ A . Dynaaminen voima on myös massavirta x nopeus eli F = (m/t) ∙ v , (vrt.ed. työntövoiman yhtälö), joka synnyttää aukossa dynaamisen paineen q = (m/t)v/A .

Työntövoima = suihkuaukon ja imuaukon kokonaispainevoimien erotus

Fn  =  (qj + pj – po) ∙ Aj  – (qin + pin – po) ∙ Ain  , jossa qj ja qin dynaamiset ja pj ja pin staattiset paineet suihkuaukolla Aj ja imuaukolla Ain . Virtauserot aukon alalla vaatii kalibroinnin / korjaustermit.

Kokonaispaineiden suhde (qj + pj ) / (qin + pin ) = EPR (engine pressure ratio): kuntocheck pilotille.

Työntövoimayhtälöiden vertailu

Fn =  (qj + pj – po) ∙ Aj – (qin + pin – po) ∙ Ain    , painevoimilla laskettu työntövoimayhtälö sivu 10

Fn  =  ṁa (vj – v) + ṁf  vj + (pj – po) Aj                   , työntövoimayhtälö sivu 9                   

                                                                                                                       ; muokataan yhtälöitä 

Fn =  qj Aj + (pj – po )Aj – qin Ain – (pin – po) Ain  

Fn  =  (ṁa + ṁf ) vj – ṁa v + (pj – po )Aj

Huomataan että suihkun dynaaminen painevoima qj ∙ Aj  =  (ṁa + ṁf ) vj  . Suihkuaukon staattisen painevoiman termi on yhtälöissä sama (pj – po )Aj . Jäljelle jää tuloilman virtausvastusvoima          ṁa v = qin Ain + (pin – po) Ain . Imuaukon dynaaminen painevoima qin Ain ei siis ole sama kuin tulo-ilman vastusvoima ṁa v, sillä imuilman nopeus ja lentonopeus ei ole sama. Pienellä lentonopeudella imuilman nopeus on sitä suurempi ja suurella nopeudella sitä pienempi (huom. patopaine). Moottori maassa paikallaan imuaukon painetermi (pin – po) Ain on alipaineen vuoksi negatiivinen eli yhtälössä se summautuu positiivisena lisäten työntövoimaa. Huom, virtaus ei ole sama aukon koko alalla.

(Staattisen paineen mittari kaiketi näyttää suihkuaukolla arvoa pj – po  ja imuaukolla pin – po .)

laiskimus
Seuraa 
Viestejä1756

PPo kirjoitti:
ve=√(TR/M*2k/(k-1)*(1-(pe/p)^((k-1)/k))

where: 

ve= exhaust velocity at nozzle exit,

T= absolute temperature of inlet gas,

R= universal gas law constant,

M= the gas molecular mass (also known as the molecular weight)

k= cp/cv = isentropic expansion factor

  (cp and cv are specific heats of the gas at constant pressure and constant volume respectively),

pe= absolute pressure of exhaust gas at nozzle exit,

p= absolute pressure of inlet gas.

Nopeus ei riipu massavirrasta mutta työntövoima  sen sijaan riippuu.

Yhtälössäsi on ( merkkejä enemmän kuin ) merkkejä.

Mikäli suuttimen dimensioita ei muuteta, voi pe/p riippua massavirrasta, jolloin suihkun  vauhtikin muuttuu. Monessa yliäänikoneen suuttimessa mittoja tietysti muutetaan.

laiskimus
Seuraa 
Viestejä1756

PPo kirjoitti:
Kaasun lämpöenergia on kaasumolekyylien liike-energiaa niiden painopistekoordinaatistossa ja se on suoraan verrannollinen lämpötilaan. 

Oletko tuosta ihan varma. Termodynamiikan oppikirjoissa esitetään tuon kanssa risririitaisia väitteitä, eli että ainoastaan molekyylien satunnaisliike painopistekoordinaatistossa on lämpöenergiaa, ei suunattu liike.

PPo kirjoitti:
Kaasusuihkulla on tämän lisäksi liike-energiaa moottoriin nähden, koska kaasun painopiste liikkuu moottoriin nähden.
Niin on, ja lisäksi moottorin koordinaatistossa kaasulla liike-energiaa on vielä paljon enemmänkin, koska kaasun nopeusjakautuma tuon keskiarvon ympärillä on huomattava, eikä se ole satunnainen, vaan on pienin polttokammiossa ja kasvaa järjestelmällisesti suuttimen ulostuloon päin.

PPo kirjoitti:
Pp:n nopeus akselin suunnassa kasvaa suppilon laajenevassa osassa, koska kimmoisissa törmäyksissä suppilon seinämiin  molekyylien akselin suuntaiset komponentit kasvavat.
Jep, mutta tuo ei todellakaan ole ainoa syy.

Mistä seuraavista väitteistä olet eri mieltä, vai et mistään?

1) Jaetaan kaasutilavuus kuvitteellisella rajalla kahtia virtausta vasten kohtisuorassa olevalla virtuaalisella tasopinnalla, mikä hetkellisesti sijaitsee Laval-suuttimen kurkun kohdalla.

2) Tarkastellaan tilannetta inertiaalissa, jossa kyseinen rajapinta pysyy paikallaan, koneen (ja sen mukana suuttimen kurkun) lentäessä eteenpäin vakiovauhdilla (paikallisesta lämpötilasta riippuvan äänen nopeudella ko koordinaatistossa) vakio korkeudella ja sellaisessa ulkoilmassa, mikä liikkuu ko inertiaalissa vakiovauhdilla ja on vakiolämpötilassa.

3) Rajapinnan lähistössä olevien molekyylien mkp:n vauhti on hetkellisesti nolla.

4) Yksittäiset molekyylit rajapinnan läheisyydessä liikkuvat lämpötilasta riippuvaa jopa ääntä nopeammin satunnaisiin suuntiin, mutta osa hitaamminkin. Molekyylien vauhdeilla on jokin jakautuma. Vauhdista riippumatta jokaisella molekyylillä rajapinnan läheisyydessä kyseisellä hetkellä on 50% todennäköisyys ylittää kyseinen raja, siis myös niillä kaikkein hitaammilla. Molekyylien mukana siirtyy informaatiota siitä mikä paine kaasussa eri puolilla rajaa on.

5) Tarkasteltaessa ko tason kanssa yhdensuuntaisia rajapintoja, havaitaan että kaasulla on painegradientti, abs paine laskee polttokammiosta suuttimen ulostuloon päin, eli kohtisuorassa tasoja vastaan.

6) Ko painegradientti aikaansaa tasojen väliin jäävän kaasun kiihtymistä taaksepäin. Eli suuttimen kurkun jälkeisen laajenevan osan seinämään kohdistuvan paineen aikaansaaman voiman vastavoima ei ole ainoa kaasua taaksepäin kiihdyttävä voima.

7) Kiihtyvyys ei mitenkään riipu käytetystä inertiaalista, mutta voi hyvinkin riippua kaasun paikasta, koska se vaikuttaa painegradienttiin.

8) Koneen vauhti ulkoisen ilman suhteen ei vaikuta mitään edellä esitettyjen kohtien totuusarvoon.

PPo
Seuraa 
Viestejä14984

laiskimus kirjoitti:
PPo kirjoitti:
ve=√(TR/M*2k/(k-1)*(1-(pe/p)^((k-1)/k))

where: 

ve= exhaust velocity at nozzle exit,

T= absolute temperature of inlet gas,

R= universal gas law constant,

M= the gas molecular mass (also known as the molecular weight)

k= cp/cv = isentropic expansion factor

  (cp and cv are specific heats of the gas at constant pressure and constant volume respectively),

pe= absolute pressure of exhaust gas at nozzle exit,

p= absolute pressure of inlet gas.

Nopeus ei riipu massavirrasta mutta työntövoima  sen sijaan riippuu.

Yhtälössäsi on ( merkkejä enemmän kuin ) merkkejä.

Mikäli suuttimen dimensioita ei muuteta, voi pe/p riippua massavirrasta, jolloin suihkun  vauhtikin muuttuu. Monessa yliäänikoneen suuttimessa mittoja tietysti muutetaan.

Lisätään yksi )

ve=√(TR/M*2k/(k-1)*(1-(pe/p)^((k-1)/k)))

PPo
Seuraa 
Viestejä14984

laiskimus kirjoitti:
PPo kirjoitti:
Kaasun lämpöenergia on kaasumolekyylien liike-energiaa niiden painopistekoordinaatistossa ja se on suoraan verrannollinen lämpötilaan. 

Oletko tuosta ihan varma. Termodynamiikan oppikirjoissa esitetään tuon kanssa risririitaisia väitteitä, eli että ainoastaan molekyylien satunnaisliike painopistekoordinaatistossa on lämpöenergiaa, ei suunattu liike.

PPo kirjoitti:
Kaasusuihkulla on tämän lisäksi liike-energiaa moottoriin nähden, koska kaasun painopiste liikkuu moottoriin nähden.
Niin on, ja lisäksi moottorin koordinaatistossa kaasulla liike-energiaa on vielä paljon enemmänkin, koska kaasun nopeusjakautuma tuon keskiarvon ympärillä on huomattava, eikä se ole satunnainen, vaan on pienin polttokammiossa ja kasvaa järjestelmällisesti suuttimen ulostuloon päin.

PPo kirjoitti:
Pp:n nopeus akselin suunnassa kasvaa suppilon laajenevassa osassa, koska kimmoisissa törmäyksissä suppilon seinämiin  molekyylien akselin suuntaiset komponentit kasvavat.
Jep, mutta tuo ei todellakaan ole ainoa syy.

Mistä seuraavista väitteistä olet eri mieltä, vai et mistään?

1) Jaetaan kaasutilavuus kuvitteellisella rajalla kahtia virtausta vasten kohtisuorassa olevalla virtuaalisella tasopinnalla, mikä hetkellisesti sijaitsee Laval-suuttimen kurkun kohdalla.

2) Tarkastellaan tilannetta inertiaalissa, jossa kyseinen rajapinta pysyy paikallaan, koneen (ja sen mukana suuttimen kurkun) lentäessä eteenpäin vakiovauhdilla (paikallisesta lämpötilasta riippuvan äänen nopeudella ko koordinaatistossa) vakio korkeudella ja sellaisessa ulkoilmassa, mikä liikkuu ko inertiaalissa vakiovauhdilla ja on vakiolämpötilassa.

3) Rajapinnan lähistössä olevien molekyylien mkp:n vauhti on hetkellisesti nolla.

4) Yksittäiset molekyylit rajapinnan läheisyydessä liikkuvat lämpötilasta riippuvaa jopa ääntä nopeammin satunnaisiin suuntiin, mutta osa hitaamminkin. Molekyylien vauhdeilla on jokin jakautuma. Vauhdista riippumatta jokaisella molekyylillä rajapinnan läheisyydessä kyseisellä hetkellä on 50% todennäköisyys ylittää kyseinen raja, siis myös niillä kaikkein hitaammilla. Molekyylien mukana siirtyy informaatiota siitä mikä paine kaasussa eri puolilla rajaa on.

5) Tarkasteltaessa ko tason kanssa yhdensuuntaisia rajapintoja, havaitaan että kaasulla on painegradientti, abs paine laskee polttokammiosta suuttimen ulostuloon päin, eli kohtisuorassa tasoja vastaan.

6) Ko painegradientti aikaansaa tasojen väliin jäävän kaasun kiihtymistä taaksepäin. Eli suuttimen kurkun jälkeisen laajenevan osan seinämään kohdistuvan paineen aikaansaaman voiman vastavoima ei ole ainoa kaasua taaksepäin kiihdyttävä voima.

7) Kiihtyvyys ei mitenkään riipu käytetystä inertiaalista, mutta voi hyvinkin riippua kaasun paikasta, koska se vaikuttaa painegradienttiin.

8) Koneen vauhti ulkoisen ilman suhteen ei vaikuta mitään edellä esitettyjen kohtien totuusarvoon.

Vaikuttaa ihan hyvältä selitykseltä.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

Laval-suuttimen teoriaa

Perusfyysikon teoria perustuu kaasun tulonopeuteen laajenevaan osaan.

Jos molekyyli törmää Laajenevan osan seinämään, sen nopeus törmäyksen jälkeen ei muutu, mutta suunta kääntyy horisontaaliseksi, eli nopeus muuttuu samaksi kuin kuristuskohdasta suoraan tulevilla molekyyleillä on.  Jos pallo heitetään vinosti lattiaan, ei sen nopeus muutu, vain suunta muuttuu (kun gravitatio oletetaan nollaksi).

Minun käsittääkseni kaasun tulonopeudella ei ole oleellista merkitystä suihkun nopeuteen - sitä ei ole nopeuden yhtälössäkään. Sen sijaan kaasun lämpötila ja isentrooppinen laajenemisvakio ovat oleelliset tekijät, ks nopeuden yhtälö 

https://en.wikipedia.org/wiki/De_Laval_nozzle

Ilmapallovertaus: Jos ilmapallo puhkaistaan vapaassa tilassa, ilma leviää äänen nopeudella joka suuntaan. Jos pallo laitetaan laajenevaa suppilon perälle ja puhkaistaan, ilma laajenee suppilosta vain yhteen suuntaan voimakkaampana rintamana. Laval-suuttimen teorian mukaan rintaman nopeuden pitäisi ylittää äänen nopeus, mutta käykö niin, ja miksi?

Onko isentroppinen laajeneminen suuttimessa molekyylien lämpöliikeen funktio - vaiko sama asia?

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

Laitetaan sinne ilmapalloon vielä vaikka 500 Celssius-asteista ilmaa, kalvo kuumuutta kestävä, mutta hyvin venyvä, että puhkaistaessa kutistuu lähes olemattomiin (teoriassahan voi kuvitella noin).

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

Kun paperipussiin puhalletaan ilmaa, ja pamautetaan käsien välissä, ylittyykö äänen nopeus, vai rajoittuuko siihen?

Tai kun uudenvuoden paukkupommi laukaistaan, ylittyykö siinä äänen  nopeus?

Ampuma-aseessa kaasun nopeus luodikon piipussa ja tykin putkessa ilmeisesti ylittää äänen nopeuden kaasun lämpötilassa, kun luodin ja ammuksen nopeus on luokkaa 800 m/s molemmin puolin. Eli kaasun nopeutta putkessa äänen nopeus ei siis ilmeisesti rajoita?

Onko Laval-suuttimessa sama ilmiö, eli edustaako laajeneva suppilo ikäänkuin putkea, jossa kaasun nopeus voi ylittää äänen  nopeuden?

Eikö aihe kiinnosta ketään?

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

PPo ja kumpp.

Ottakaas nyt kantaa kommentteihini 358 - 360.

Yksi kysymys lisää:

Kun suihkun nopeus Laval-suuttimen suulla on yliääninen, miten nopeus käyttäytyy suihkun etäännyyttyä suuttimesta?

Avaruudessa raketin suihkun nopeus ei ilmeisesti hidastu lainkaan, ja kaasumolekyylit jatkavat matkaansa samalla nopeudella, elleivät kohtaa materiaalia?

Ilmassa suihkun kuitenkin täytyy hidastua, mutta missä vaiheessa se alittaa äänen nopeuden ennen kuin liike kokonaan lakkaa.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

Fysiikan osaajat

Kelpaako tämä Laval-suuttimen toiminnan yksinkertaiseksi selitykseksi, vai vaatiiko tarkennuksia ja korjauksia?

Laval-suuttimen toiminta maalaisjärjellä ymmärrettäväksi:

Suuttimen muotoillussa laajenevassa osassa ”paineen alaisuudesta vapautuneen” kuuman kaasun molekyylien lämpöliike fokusoituu yhdensuuntaiseksi taaksepäin suuntauneeksi suihkuksi, jonka nopeus summautuu suuttimen kuristuskohdan kaasun taaksepäin yhdensuuntaiseksi fokusoituun virtausnopeuteen (äänen nopeuteen).

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

Kontra1 kirjoitti:
Fysiikan osaajat

Kelpaako tämä Laval-suuttimen toiminnan yksinkertaiseksi selitykseksi, vai vaatiiko tarkennuksia ja korjauksia?

Laval-suuttimen toiminta maalaisjärjellä ymmärrettäväksi:

Suuttimen muotoillussa laajenevassa osassa ”paineen alaisuudesta vapautuneen” kuuman kaasun molekyylien lämpöliike fokusoituu yhdensuuntaiseksi taaksepäin suuntauneeksi suihkuksi, jonka nopeus summautuu suuttimen kuristuskohdan kaasun taaksepäin yhdensuuntaiseksi fokusoituun virtausnopeuteen (äänen nopeuteen).

Nyt heräsi kysymys, miksi kuristuskohdan virtausnopeus puuttuu suihkun nopeusyhtälöstä? Pitäisihän sen summautua fokusoituun molekyylien liikkeeseen?

https://en.wikipedia.org/wiki/De_Laval_nozzle

Perusfyysikko
Seuraa 
Viestejä395

Kontra1 kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Fysiikan osaajat

Kelpaako tämä Laval-suuttimen toiminnan yksinkertaiseksi selitykseksi, vai vaatiiko tarkennuksia ja korjauksia?

Laval-suuttimen toiminta maalaisjärjellä ymmärrettäväksi:

Suuttimen muotoillussa laajenevassa osassa ”paineen alaisuudesta vapautuneen” kuuman kaasun molekyylien lämpöliike fokusoituu yhdensuuntaiseksi taaksepäin suuntauneeksi suihkuksi, jonka nopeus summautuu suuttimen kuristuskohdan kaasun taaksepäin yhdensuuntaiseksi fokusoituun virtausnopeuteen (äänen nopeuteen).

Nyt heräsi kysymys, miksi kuristuskohdan virtausnopeus puuttuu suihkun nopeusyhtälöstä? Pitäisihän sen summautua fokusoituun molekyylien liikkeeseen?

https://en.wikipedia.org/wiki/De_Laval_nozzle

 

Tuon kaavan muutkin lähtöarvot taitavat olla "paikaltaan", ei kuristuskohdasta. "As the gas enters a nozzle..", suppeneva osakin kuuluu de Laval suuttimeen. Samalla sivulla olevan kaavion mukaan lämpötila ja paine alenevat kun virtausnopeus kasvaa, jo ennen kuristuskohtaa ja äänennopeutta.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5534

Perusfyysikko kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Fysiikan osaajat

Kelpaako tämä Laval-suuttimen toiminnan yksinkertaiseksi selitykseksi, vai vaatiiko tarkennuksia ja korjauksia?

Laval-suuttimen toiminta maalaisjärjellä ymmärrettäväksi:

Suuttimen muotoillussa laajenevassa osassa ”paineen alaisuudesta vapautuneen” kuuman kaasun molekyylien lämpöliike fokusoituu yhdensuuntaiseksi taaksepäin suuntauneeksi suihkuksi, jonka nopeus summautuu suuttimen kuristuskohdan kaasun taaksepäin yhdensuuntaiseksi fokusoituun virtausnopeuteen (äänen nopeuteen).

Nyt heräsi kysymys, miksi kuristuskohdan virtausnopeus puuttuu suihkun nopeusyhtälöstä? Pitäisihän sen summautua fokusoituun molekyylien liikkeeseen?

https://en.wikipedia.org/wiki/De_Laval_nozzle

 

Tuon kaavan muutkin lähtöarvot taitavat olla "paikaltaan", ei kuristuskohdasta. "As the gas enters a nozzle..", suppeneva osakin kuuluu de Laval suuttimeen. Samalla sivulla olevan kaavion mukaan lämpötila ja paine alenevat kun virtausnopeus kasvaa, jo ennen kuristuskohtaa ja äänennopeutta.

Noin tapahtuu.

Vasta kuristimen jälkeen molekyylit kuitenkin vapautuvat enemmän "itsenäisiksi", säilyttäen lämpöliikkeensä eli nopeutensa, törmäysten toisiinsa vähentyessä radikaalisti. Törmäykset muotoillun laajenevan osan seinämiin fokusoivat "itsenäiset" molekyylit samansuuntaiseen liikkeeseen suoraan taaksepäin. 

Oletko sitä mieltä, että "perusliike" eli äänen nopeus kuristimen kohdalla pitäisi summata tuohon molekyylien fokusoituun likkeeseen?

Perusfyysikko
Seuraa 
Viestejä395

Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Fysiikan osaajat

Kelpaako tämä Laval-suuttimen toiminnan yksinkertaiseksi selitykseksi, vai vaatiiko tarkennuksia ja korjauksia?

Laval-suuttimen toiminta maalaisjärjellä ymmärrettäväksi:

Suuttimen muotoillussa laajenevassa osassa ”paineen alaisuudesta vapautuneen” kuuman kaasun molekyylien lämpöliike fokusoituu yhdensuuntaiseksi taaksepäin suuntauneeksi suihkuksi, jonka nopeus summautuu suuttimen kuristuskohdan kaasun taaksepäin yhdensuuntaiseksi fokusoituun virtausnopeuteen (äänen nopeuteen).

Nyt heräsi kysymys, miksi kuristuskohdan virtausnopeus puuttuu suihkun nopeusyhtälöstä? Pitäisihän sen summautua fokusoituun molekyylien liikkeeseen?

https://en.wikipedia.org/wiki/De_Laval_nozzle

 

Tuon kaavan muutkin lähtöarvot taitavat olla "paikaltaan", ei kuristuskohdasta. "As the gas enters a nozzle..", suppeneva osakin kuuluu de Laval suuttimeen. Samalla sivulla olevan kaavion mukaan lämpötila ja paine alenevat kun virtausnopeus kasvaa, jo ennen kuristuskohtaa ja äänennopeutta.

Noin tapahtuu.

Vasta kuristimen jälkeen molekyylit kuitenkin vapautuvat enemmän "itsenäisiksi", säilyttäen lämpöliikkeensä eli nopeutensa, törmäysten toisiinsa vähentyessä radikaalisti. Törmäykset muotoillun laajenevan osan seinämiin fokusoivat "itsenäiset" molekyylit samansuuntaiseen liikkeeseen suoraan taaksepäin. 

Oletko sitä mieltä, että "perusliike" eli äänen nopeus kuristimen kohdalla pitäisi summata tuohon molekyylien fokusoituun likkeeseen?

Ei ne molekyylit taida olla mitenkään "itsenäisiä" siellä laajenevassa osassakaan, kyllä ne törmäilevät toisiinsa jatkuvasti. Muutenhan suuttimen keskellä oleva kaasu ei jäähtyisi. Niidenkin molekyylien pitää siirtää lämpöliike-energiansa suuttimen seinämän vieressä oleville molekyyleille,  joissa lämpöliike muuttuu virtausnopeudeksi ulos suuttimesta. Hyvin pieni osa molekyyleistä törmäilee suuttimen seinämiin, mutta heti kimmotessaan keskemmälle ne osuvat toisiin, kuumempiin molekyyleihin ja osuvat taas seinämään.

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat