Sivut

Kommentit (374)

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Vielä muutamia kysymyksiä aiheesta.

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

Kaasun lämpötila ja isentrooppinen laajenemisvakio ovat oleelliset tekijät suihkun nopeuden yhtälön mukaan.

Onko isentrooppinen laajeneminen suuttimessa molekyylien lämpöliikkeen funktio - vaiko sama asia? 

Ilmapallovertaus: Jos ilmapallo puhkaistaan vapaassa tilassa, ilma leviää isentrooppisesti joka suuntaan, ja pamauksessa äänen nopeus  ylittyy ilmeisesti?  Kuulijaa kohti pamausääni tietenkin etenee äänen nopeudella. Jos pallo laitetaan laajenevan suppilon perälle ja puhkaistaan, ilma laajenee suppilosta vain yhteen suuntaan voimakkaampana rintamana. Laval-suuttimen teorian mukaan rintaman nopeuden pitäisi ylittää äänen nopeus, jos isentrooppinen nopeus on yliääninen, mutta käykö niin?

Hävittäjien moottorien ohivirtauskanavan ilma ohjataan myös Laval-suuttimen kautta, jolloin sen nopeus ylittää äänen nopeuden sen omassa lämpötilassa. Käsittääkseni ohivirtauskanavassa paine ja lämpötila nousee, jolloin molekyylin lämpöliike suuttimessa säilyy ja fokusoituu yliäänisenä yhdensuuntaiseksi taaksepäin. Näinkö tapahtuu?

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Perusfyysikko kirjoitti:
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.

Kun kaasu harvenee (ja jäähtyy) koko ajan etääntyessään kuristimesta, molekyylit säilyttävät kuitenkin nopeutensa ja liikkuvat vapaina pidemmän matkan kuin tiheämmässä koostumuksessa. Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ne molekyylit, jotka eivät törmää seinämään, säilyttävät nopeutensa suoraan taaksepäin.

Sisältö jatkuu mainoksen alla
Sisältö jatkuu mainoksen alla
Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko kirjoitti:
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.

Kun kaasu harvenee (ja jäähtyy) koko ajan etääntyessään kuristimesta, molekyylit säilyttävät kuitenkin nopeutensa ja liikkuvat vapaina pidemmän matkan kuin tiheämmässä koostumuksessa. Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ne molekyylit, jotka eivät törmää seinämään, säilyttävät nopeutensa suoraan taaksepäin.

Tuossa sanoin väärin, kun sanoin Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ei  sentään mistä suunnasta tahansa törmätessään seinämään molekyylit käänny horisantaaliseen suuntaan, mutta keskimäärin molekyylien lämpöliike fokusoituu taaksepäin, eikä enää joka suuntaan isotrooppisesti.

Perusfyysikko
Seuraa 
Viestejä365

Kontra1 kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko kirjoitti:
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.

Kun kaasu harvenee (ja jäähtyy) koko ajan etääntyessään kuristimesta, molekyylit säilyttävät kuitenkin nopeutensa ja liikkuvat vapaina pidemmän matkan kuin tiheämmässä koostumuksessa. Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ne molekyylit, jotka eivät törmää seinämään, säilyttävät nopeutensa suoraan taaksepäin.

Tuossa sanoin väärin, kun sanoin Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ei  sentään mistä suunnasta tahansa törmätessään seinämään molekyylit käänny horisantaaliseen suuntaan, mutta keskimäärin molekyylien lämpöliike fokusoituu taaksepäin, eikä enää joka suuntaan isotrooppisesti.

 

Toki liikkuvat vapaina pidemmän matkan, mutta se matka on ymmärtääkseni kuitenkin erittäin lyhyt.

Perusfyysikko
Seuraa 
Viestejä365

Perusfyysikko kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko kirjoitti:
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.

Kun kaasu harvenee (ja jäähtyy) koko ajan etääntyessään kuristimesta, molekyylit säilyttävät kuitenkin nopeutensa ja liikkuvat vapaina pidemmän matkan kuin tiheämmässä koostumuksessa. Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ne molekyylit, jotka eivät törmää seinämään, säilyttävät nopeutensa suoraan taaksepäin.

Tuossa sanoin väärin, kun sanoin Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ei  sentään mistä suunnasta tahansa törmätessään seinämään molekyylit käänny horisantaaliseen suuntaan, mutta keskimäärin molekyylien lämpöliike fokusoituu taaksepäin, eikä enää joka suuntaan isotrooppisesti.

 

Toki liikkuvat vapaina pidemmän matkan, mutta se matka on ymmärtääkseni kuitenkin erittäin lyhyt.

 

Taas piti opetella uusia asioita, kaasumolekyylin kineettinen läpimitta:

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

Laskin että 1500 K-asteisessa vesihöyryssä yhden ilmakehän paineessa (avaruussukkulan päämoottorin pakokaasu lähdössä) vesihöyrymolekyylin vapaa matka on noin yksi mikrometri. Törmäysten väli on alle nanosekunti kun tuon molekyylin keskimääräinen lämpöliikenopeus yli 1000 m/s.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Perusfyysikko kirjoitti:
Perusfyysikko kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko kirjoitti:
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.

Kun kaasu harvenee (ja jäähtyy) koko ajan etääntyessään kuristimesta, molekyylit säilyttävät kuitenkin nopeutensa ja liikkuvat vapaina pidemmän matkan kuin tiheämmässä koostumuksessa. Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ne molekyylit, jotka eivät törmää seinämään, säilyttävät nopeutensa suoraan taaksepäin.

Tuossa sanoin väärin, kun sanoin Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ei  sentään mistä suunnasta tahansa törmätessään seinämään molekyylit käänny horisantaaliseen suuntaan, mutta keskimäärin molekyylien lämpöliike fokusoituu taaksepäin, eikä enää joka suuntaan isotrooppisesti.

 

Toki liikkuvat vapaina pidemmän matkan, mutta se matka on ymmärtääkseni kuitenkin erittäin lyhyt.

 

Taas piti opetella uusia asioita, kaasumolekyylin kineettinen läpimitta:

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

Laskin että 1500 K-asteisessa vesihöyryssä yhden ilmakehän paineessa (avaruussukkulan päämoottorin pakokaasu lähdössä) vesihöyrymolekyylin vapaa matka on noin yksi mikrometri. Törmäysten väli on alle nanosekunti kun tuon molekyylin keskimääräinen lämpöliikenopeus yli 1000 m/s.

Yllättävän pieni nopeus kun tiedetään, että avaruusraketin suihkun nopeus on noin 4000 m/s. Eikös lämpöliikenopeus täytyisi olla keskimäärin tuo nopeus? Minä ajattelin suihkun nopeuden seuraavan suoraan lämpöliikkeen nopeudesta yksi yhteen?

Eikö isotrooppinen laajenemisnopeus olekaan sama kuin molekyylien keskimääräinen lämpöliikkeen nopeus?

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko kirjoitti:
Perusfyysikko kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
Perusfyysikko kirjoitti:
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.

Kun kaasu harvenee (ja jäähtyy) koko ajan etääntyessään kuristimesta, molekyylit säilyttävät kuitenkin nopeutensa ja liikkuvat vapaina pidemmän matkan kuin tiheämmässä koostumuksessa. Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ne molekyylit, jotka eivät törmää seinämään, säilyttävät nopeutensa suoraan taaksepäin.

Tuossa sanoin väärin, kun sanoin Molekyylien törmätessä seinämään mistä suunnasta tahansa niiden suunta kääntyy suoraan taaksepäin. Ei  sentään mistä suunnasta tahansa törmätessään seinämään molekyylit käänny horisantaaliseen suuntaan, mutta keskimäärin molekyylien lämpöliike fokusoituu taaksepäin, eikä enää joka suuntaan isotrooppisesti.

 

Toki liikkuvat vapaina pidemmän matkan, mutta se matka on ymmärtääkseni kuitenkin erittäin lyhyt.

 

Taas piti opetella uusia asioita, kaasumolekyylin kineettinen läpimitta:

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

Laskin että 1500 K-asteisessa vesihöyryssä yhden ilmakehän paineessa (avaruussukkulan päämoottorin pakokaasu lähdössä) vesihöyrymolekyylin vapaa matka on noin yksi mikrometri. Törmäysten väli on alle nanosekunti kun tuon molekyylin keskimääräinen lämpöliikenopeus yli 1000 m/s.

Yllättävän pieni nopeus kun tiedetään, että avaruusraketin suihkun nopeus on noin 4000 m/s. Eikös lämpöliikenopeus täytyisi olla keskimäärin tuo nopeus? Minä ajattelin suihkun nopeuden seuraavan suoraan lämpöliikkeen nopeudesta yksi yhteen?

Eikö isotrooppinen laajenemisnopeus olekaan sama kuin molekyylien keskimääräinen lämpöliikkeen nopeus?

Olen sekoittanut isotrooppisen ja isentrooppisen tapahtuman keskenään.

Isentrooppinen laajeneminen tarkoittaa kaasun laajenemista entropian säilyessä muuttumatta. Laval-suuttimen laajenevassa osassa näin tapahtuu. Ja siitä käsittääkseni seuraa se suihkun yliääninopeus.  

https://www.grc.nasa.gov/WWW/K-12//rocket/isentrop.html

Tämä "Isentropic flow" on ollut esillä täällä aikaisemminkin. Sen verran vaikeaa tarinaa, ettei oikein jaksa syventyä. Pitäisi saada semmoinen maalaisjärjelle istuva kuvaus tapahtumasta.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Laval-suuttimen perusidea onkin energian siirron sovitus.

Energian siirron sovitus on tuttu tapahtuma mm.sähköenergiaa siirrettäessä. Kun suurtaajuista energiaa halutaan lähettää ympäristöön, siirtojohdosta antenniin pitää olla impedanssisovitus kohdallaan. Eli siirtojohdon ja antennin impedanssit pitää olla samat muutoin, muutoin energia heijastuu takaisin johdossa.

Lentokoneessa suihkumoottorin suihkun suuren nopeuden vuoksi tehonsiirron sovitus on huono pienillä nopeuksilla, ja vasta matkanopeudella sovitus on kohdallaan. Ja autossa tarvitaan vaihteisto sovittamaan energian siirto oikeaksi.

Kitarassa tarvitaan kaukukoppa, jotta kielen värähtelyenergia sadaan sovitettua etenemään tehokkaasti ympäröivässä ilmassa - akustinen impedanssisovitus.  

Kaasun virratessa sovittamattomassa tapauksessa tapahtuu heijastumista takaisinpäin niin, ettei äänen nopeus voi ylittyä. Näin käy suppenevalla suihkusuuttimella.

Kaasun virratessa sovitetussa tapauksessa (isentrooppinen laajeneminen) heijastumista takaisinpäin ei tapahdu, ja virtausnopeus voi ylittää äänen nopeuden.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Konkreettinen esimerkki siitä, mitä voi tapahtua, jos energiansiirrossa on epäsovitus.

Kun aikoinaan 400 kV:n sähkölinjaan pohjoisessa jännite ensimmäisen kerran kytkettiin, Hyvinkäällä jännite nousi 2000 kV:iin. Linjassa oli epäsovitus 50 Hz:llä - energia heijastui takaisin ja linjaan syntyi seisova aalto.  Kondensaattoreilla kai sitten sovitus saatiin oikeaksi.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Anteeksi pyyntö.

Kun kiinostus keskusteluun ketjun aiheesta on lähes olematonta, lieneekö syy siinä, kun aikaisemmin halusin rajoittaa keskuslijoita trollauksen estämiseksi. Siinä taisin ylittää huumorikynnyksen, ja loukata tahtomattani asiallisia keskustelijoita. 

Pyydän anteeksi potentiaalisilta keskustelijoilta tuota sammakkoani, ja toivoisin kiinnostuksen heräävän aiheeseen. 

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Supersonic wind tunnel

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

Jenkeissä yliäänikoneiden suunnittelussa tarvittiin yliäänistä tuulitunnelia.

Ennen kuin löysin tämän tiedoston, ihmettelin miten Laval-suuttimella yliääninen virtaus saatiin sovituksi tunnelin jälkeen aliääniseksi. Tuossa kuvassa näkyy, että sovitin on samanlainen kuin yliäänikoneiden moottoreiden ilman tulokanavassa, eli muistuttaa Laval-suutinta - suppeneva ja heti laajeneva. 

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Kontra1 kirjoitti:
Supersonic wind tunnel

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

Jenkeissä yliäänikoneiden suunnittelussa tarvittiin yliäänistä tuulitunnelia.

Ennen kuin löysin tämän tiedoston, ihmettelin miten Laval-suuttimella yliääninen virtaus saatiin sovituksi tunnelin jälkeen aliääniseksi. Tuossa kuvassa näkyy, että sovitin on samanlainen kuin yliäänikoneiden moottoreiden ilman tulokanavassa, eli muistuttaa Laval-suutinta - suppeneva ja heti laajeneva. 

Jos tuollasta sovitusta ympäröivään ilmaan tunnelin loppupäässä ei olisi ollut, ilmeisesti tunneliin olisi noussut paine, joka olisi tukahduttanut yliäänivirtauksen äänen  nopeuteen heti alkuunsa.

Jos taas tunneli olisi ollut tyhjössä, loppupään sovitinta tuskin tarvittaisiin?

Tuo painesäiliö on oma kysymyksensä. Sehän rajoittaa yliäänitestauksia ajallisesti. Tuskin millään systeemillä saataisiin ahdettua ilmaa säiliöön yhtä paljon kuin sitä testeissä kuluu. 

 Mitäs olet mieltä noista mietteistäni?

Kontra1
Seuraa 
Viestejä5346

Kontra1 kirjoitti:
Yliäänitunnelin seinämiin piti tehdä reikiä, jota ilmavirtaus saatiin riittävän tasaiseksi.

Näin kerrottiin tapahtuneen ilmailun tutkimuslaitoksessa NACA:ssa kirjassa Hidden Figures .

Sivut

Suosituimmat

Uusimmat

Sisältö jatkuu mainoksen alla

Uusimmat

Suosituimmat