Seuraa 
Viestejä3906
Liittynyt15.9.2015

Kysymys suihkusuuttimen fysiikasta.

Liikennelentokoneiden puhallinmoottorien työntövoimasta puhallin tuottaa 75 – 90 %.
Alhaisilla lentonopeuksilla äänen nopeus voi rajoittaa puhallinsuihkun nopeutta, mutta matkanopeudella se ei enää sitä rajoita.. Matkakorkeudella ± 35000 ft (10,7 km) lentonopeus on noin 900 km/h. Äänen nopeus samalla korkeudella on ± 1067 km/h. Jotta puhallinvirtaus voisi tuottaa riittävästi työntövoimaa, puhallinsuihkun nopeuden täytyy ylittää reilusti äänen nopeus moottorin (lentokoneen) suhteen. Suihkun itsensä suhteen äänen nopeus ei kuitenkaan ylity. Suihkun nopeus voikin nousta lähes puolitoistakertaiseen äänen nopeuteen Mach 1,5.

file:///C:/Users/admin/Downloads/Turbofan%20design%20for%20the%20commercial%20aircraft.pdf
page 24. ”By the time the air leaves the nozzle at the back of the engine
it has been accelerated to a speed of nearly 1,000 miles per hour (1,600 kph).”

Puhallinkanavan suihkusuutin on suppeneva siten, että maassa lähtövirtausnopeus on noin kaksinkertainen tulovirtausnopeuteen.

Yleisesti suppenevan suuttimen toimintaa on kuvattu seuraavassa tiedostossa.

http://www.kurssit.lut.fi/040301000/main/11_print.html
kohta 11.5.1.1 Suppeneva suutin

Sen mukaan suppenevan suuttimen virtaus ei voi ylittää äänen nopeutta (suihkun lämpötilassa) eli suutin ”tukkeutuu” (choked, kuristuu). Siitä saa käsityksen, että suuttimen liikkeellä ei olisi mitään merkitystä virtausnopeuteen, niinkuin em lentokonemoottorin puhallinsuihkun tapauksessa kuitenkin on.

Miten tämä ristiriita on selitettävissä?
Teoriassa äänen nopeus siis ei voi ylittyä, mutta käytännössä kuitenkin ylittyy?
Voiko suihkumoottorin kuuma turbiinisuihkukin ”käytännössä” ylittää äänen nopeuden, vaikka suutin olisi vain suppeneva eikä Laval-suutin, kun lentonopeutta on riittävästi?

Kommentit (10)

o_turunen
Seuraa 
Viestejä14205
Liittynyt16.3.2005

Kontra1 kirjoitti:
Kysymys suihkusuuttimen fysiikasta.

Liikennelentokoneiden puhallinmoottorien työntövoimasta puhallin tuottaa 75 – 90 %.
Alhaisilla lentonopeuksilla äänen nopeus voi rajoittaa puhallinsuihkun nopeutta, mutta matkanopeudella se ei enää sitä rajoita.. Matkakorkeudella ± 35000 ft (10,7 km) lentonopeus on noin 900 km/h. Äänen nopeus samalla korkeudella on ± 1067 km/h. Jotta puhallinvirtaus voisi tuottaa riittävästi työntövoimaa, puhallinsuihkun nopeuden täytyy ylittää reilusti äänen nopeus moottorin (lentokoneen) suhteen. Suihkun itsensä suhteen äänen nopeus ei kuitenkaan ylity. Suihkun nopeus voikin nousta lähes puolitoistakertaiseen äänen nopeuteen Mach 1,5.

file:///C:/Users/admin/Downloads/Turbofan%20design%20for%20the%20commercial%20aircraft.pdf
page 24. ”By the time the air leaves the nozzle at the back of the engine
it has been accelerated to a speed of nearly 1,000 miles per hour (1,600 kph).”

Puhallinkanavan suihkusuutin on suppeneva siten, että maassa lähtövirtausnopeus on noin kaksinkertainen tulovirtausnopeuteen.

Yleisesti suppenevan suuttimen toimintaa on kuvattu seuraavassa tiedostossa.

http://www.kurssit.lut.fi/040301000/main/11_print.html
kohta 11.5.1.1 Suppeneva suutin

Sen mukaan suppenevan suuttimen virtaus ei voi ylittää äänen nopeutta (suihkun lämpötilassa) eli suutin ”tukkeutuu” (choked, kuristuu). Siitä saa käsityksen, että suuttimen liikkeellä ei olisi mitään merkitystä virtausnopeuteen, niinkuin em lentokonemoottorin puhallinsuihkun tapauksessa kuitenkin on.

Miten tämä ristiriita on selitettävissä?
Teoriassa äänen nopeus siis ei voi ylittyä, mutta käytännössä kuitenkin ylittyy?
Voiko suihkumoottorin kuuma turbiinisuihkukin ”käytännössä” ylittää äänen nopeuden, vaikka suutin olisi vain suppeneva eikä Laval-suutin, kun lentonopeutta on riittävästi?

Suuttimen kurkussa on suurin nopeus todellakin äänen nopeus.

Ristiriita on siinä, että sinun moottorisi ei ole mikään suutin.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä3906
Liittynyt15.9.2015

[/quote]

Suuttimen kurkussa on suurin nopeus todellakin äänen nopeus.

Ristiriita on siinä, että sinun moottorisi ei ole mikään suutin.

 [/quote]

1. Kun suutin liikkuessaan vastakkaiseen suuntaan suihkun suhteen "karkaa" suihkun edellä, miksei se mahdollista äänen nopeuden rajoituksen lakkaamista, kun sillä on riittävästi nopeutta? Luulisihan suuttimen nopeuden jotain vaikuttavan?

2. Moottorin puhallinkanavan suihkusuutinhan on suppeneva. Suihkun nopeus on noin kaksinkertainen tulovirtausnopeuteen verrattuna maassa, edellyttäen että sen nopeus ei yllä äänen nopeuteen. Eli maassa täydellä teholla suuttimen taakse nousee paine, kun suihkun nopeus ei voi ylittää äänen nopeutta, eli suutin "kuristuu".

Mikä puhallinkanavan suuttimen erottaa muista suppenevista suuttimista, joissa virtaus rajoittuu äänen nopeuteen eli "kuristuu" (choked, tukkeutuu) ? 

o_turunen
Seuraa 
Viestejä14205
Liittynyt16.3.2005

Sinulla tuntuu olevan hiukan erikoinen käsitys siitä, mikä on suutin. Moottorissasi on varmaan montakin suutinta. Mikä on puhallinkanavan suihkusuutin???

No yksinkertaisesti. Jos meillä on kaasua paineastiassa, ja astian seinässä reikä, niin sitten meillä on suutin. Jos astian paine on suunnilleen kaksinkertainen ulkoilman paineeseen verrattuna, niin virtausnopeus on suunnilleen äänen nopeus suuttimen kurkussa. Paineen nostaminen astiassa ei nosta virtausnopeutta. Se nostaa ainoastaan kaasun tiheyttä ja massavirtaa.

Jos kasaat yhteen putkia, astioita, puhaltimia ja suuttimia, niin saatat saada jotain ihan muuta aikaiseksi.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä3906
Liittynyt15.9.2015

o_turunen kirjoitti:
Sinulla tuntuu olevan hiukan erikoinen käsitys siitä, mikä on suutin. Moottorissasi on varmaan montakin suutinta. Mikä on puhallinkanavan suihkusuutin???

No yksinkertaisesti. Jos meillä on kaasua paineastiassa, ja astian seinässä reikä, niin sitten meillä on suutin. Jos astian paine on suunnilleen kaksinkertainen ulkoilman paineeseen verrattuna, niin virtausnopeus on suunnilleen äänen nopeus suuttimen kurkussa. Paineen nostaminen astiassa ei nosta virtausnopeutta. Se nostaa ainoastaan kaasun tiheyttä ja massavirtaa.

Jos kasaat yhteen putkia, astioita, puhaltimia ja suuttimia, niin saatat saada jotain ihan muuta aikaiseksi.

 

Kiitos kannaotosta.

Puhallinmoottorissa puhallinkanava muodostaa suppevan suuttimen. Kyllä tämä asia moottoritekniikkaa kuvaavissa dokumenteissa on mainittu. (Esimerkisi kun moottorijarrutuksessa käännetään puhallinkanavan sivuista siivekkeillä suihku etuviistoon, virtauksen täytyy kiihtyä tulovirtausta suuremmaksi, ja se voi tapahtua vain suppenevassa kanavassa.)

Suuttimia on suihkumoottorissa tosiaan erilaisia. Esimerkiksi turbiinin siivet muodostavat keskenään suppenevia suuttimia, joilla reaktiovoima saadaan syntymään. 

Mutta jatketaanpa vielä ilmapallovertauksella.

Oletetaan, että ilmapallo on niin vahva, että sinne voisi pumpata painetta vaikka 5 baria. Jos nyt pidetään kiinni suuaukosta, ja annetan ilman vapaasti purkautua, niin ilmavirtaus rajoittuu äänen nopeuteen, eli virtaus ”kuristuu”. Jos sitten päästetään pallo lentoon, eikö luulisi ilmavirtauksen nopeuden virtauksen itsensä suhteen säilyvän edelleen äänen nopeutena, mutta pallon suhteen se olisi suurempi, kun pallon nopeus summautuisi siihen? Nimittäin vitausnopeuttahan rajoittaa vain ilmamolikyylit toistensa edessä, mutta jos pallo karkaa edellä, ilmamolekyylit eivät ole enää estämässä toistenta liikettä.

o_turunen
Seuraa 
Viestejä14205
Liittynyt16.3.2005

Kontra1 kirjoitti:
o_turunen kirjoitti:

Jos kasaat yhteen putkia, astioita, puhaltimia ja suuttimia, niin saatat saada jotain ihan muuta aikaiseksi.

 

Kiitos kannaotosta.

Puhallinmoottorissa puhallinkanava muodostaa suppevan suuttimen. Kyllä tämä asia moottoritekniikkaa kuvaavissa dokumenteissa on mainittu. (Esimerkisi kun moottorijarrutuksessa käännetään puhallinkanavan sivuista siivekkeillä suihku etuviistoon, virtauksen täytyy kiihtyä tulovirtausta suuremmaksi, ja se voi tapahtua vain suppenevassa kanavassa.)

Suuttimia on suihkumoottorissa tosiaan erilaisia. Esimerkiksi turbiinin siivet muodostavat keskenään suppenevia suuttimia, joilla reaktiovoima saadaan syntymään. 

Mutta jatketaanpa vielä ilmapallovertauksella.

Oletetaan, että ilmapallo on niin vahva, että sinne voisi pumpata painetta vaikka 5 baria. Jos nyt pidetään kiinni suuaukosta, ja annetan ilman vapaasti purkautua, niin ilmavirtaus rajoittuu äänen nopeuteen, eli virtaus ”kuristuu”. Jos sitten päästetään pallo lentoon, eikö luulisi ilmavirtauksen nopeuden virtauksen itsensä suhteen säilyvän edelleen äänen nopeutena, mutta pallon suhteen se olisi suurempi, kun pallon nopeus summautuisi siihen? Nimittäin vitausnopeuttahan rajoittaa vain ilmamolikyylit toistensa edessä, mutta jos pallo karkaa edellä, ilmamolekyylit eivät ole enää estämässä toistenta liikettä.

 

Oletetaan, että meillä on esimerkiksi tuollainen puhallin:

http://www.flaktwoods.com/products/air-movement-/ventilation-fans/axial-...

Sijoitamme sen paineastian seinässä olevan DeLaval-suuttimen kurkkuun. Pystymme kasvattamaan ilmavirran nopeutta, vaikka astiassa ei mitään ylipainetta olisikaan, mutta se ei ole suuttimen ominaisuus. Älä tee liian monimutkaisia esimerkkejä. Yksi asia kerrallaan.

Jos meillä on ilmapallo, joka lentää nopeudella 1 M ja siitä purkautuu taaksepäin suihku, jonka nopeus on 1 M pallon suhteen, niin nuo nopeudet summautuvat niin, että suihkun nopeus ympäröivän ilman suhteen on nolla.

Mikä on suihkun nopeus itsensä suhteen, sitä voi arvailla.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä3906
Liittynyt15.9.2015

o_turunen kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:
o_turunen kirjoitti:

Jos kasaat yhteen putkia, astioita, puhaltimia ja suuttimia, niin saatat saada jotain ihan muuta aikaiseksi.

 

Kiitos kannaotosta.

Puhallinmoottorissa puhallinkanava muodostaa suppevan suuttimen. Kyllä tämä asia moottoritekniikkaa kuvaavissa dokumenteissa on mainittu. (Esimerkisi kun moottorijarrutuksessa käännetään puhallinkanavan sivuista siivekkeillä suihku etuviistoon, virtauksen täytyy kiihtyä tulovirtausta suuremmaksi, ja se voi tapahtua vain suppenevassa kanavassa.)

Suuttimia on suihkumoottorissa tosiaan erilaisia. Esimerkiksi turbiinin siivet muodostavat keskenään suppenevia suuttimia, joilla reaktiovoima saadaan syntymään. 

Mutta jatketaanpa vielä ilmapallovertauksella.

Oletetaan, että ilmapallo on niin vahva, että sinne voisi pumpata painetta vaikka 5 baria. Jos nyt pidetään kiinni suuaukosta, ja annetan ilman vapaasti purkautua, niin ilmavirtaus rajoittuu äänen nopeuteen, eli virtaus ”kuristuu”. Jos sitten päästetään pallo lentoon, eikö luulisi ilmavirtauksen nopeuden virtauksen itsensä suhteen säilyvän edelleen äänen nopeutena, mutta pallon suhteen se olisi suurempi, kun pallon nopeus summautuisi siihen? Nimittäin vitausnopeuttahan rajoittaa vain ilmamolikyylit toistensa edessä, mutta jos pallo karkaa edellä, ilmamolekyylit eivät ole enää estämässä toistenta liikettä.

 

Oletetaan, että meillä on esimerkiksi tuollainen puhallin:

http://www.flaktwoods.com/products/air-movement-/ventilation-fans/axial-...

Sijoitamme sen paineastian seinässä olevan DeLaval-suuttimen kurkkuun. Pystymme kasvattamaan ilmavirran nopeutta, vaikka astiassa ei mitään ylipainetta olisikaan, mutta se ei ole suuttimen ominaisuus. Älä tee liian monimutkaisia esimerkkejä. Yksi asia kerrallaan.

Jos meillä on ilmapallo, joka lentää nopeudella 1 M ja siitä purkautuu taaksepäin suihku, jonka nopeus on 1 M pallon suhteen, niin nuo nopeudet summautuvat niin, että suihkun nopeus ympäröivän ilman suhteen on nolla.

Mikä on suihkun nopeus itsensä suhteen, sitä voi arvailla.

 

Tuo tilanne on mahdollista vain tyhjössä, koska ilmanvastus estää pallon saavuttamasta suihkun nopeutta. Mutta oletetaan koordinaatisto silti sidotun ympäröivään ilmaan.

Suihkumoottorin puhallinsuihku voi käytännössä saavuttaa nopeuden noin 1,5 M moottorin suhteen, mutta teoreettinen maksiminopeus = lentonopeus + 1 M. Suihkun rajanopeus itsensä suhteen on silloin tuo 1M.

Sinun ilmapallon esimerkissä suihkun nopeus itsensä suhteen on siis 0 M, koska ilmamolekyylit eivät liiku toistensa suhteen suihkuaukossa, vaan jäävät paikoilleen. (Pallon sisällä ne kyllä liikkuvat suihkuaukkoa kohti.) Mutta jos painetta pallossa nostettaisiin riittävästi, teoreettinen rajanopeus suihkun itsensä suhteen olisi 1M. Ja silloin suihkun nopeus pallon suhteen olisi 2 M. Eikä vielä tarvittaisi Laval-suutinta, jolla nopeus voisi nousta vielä lisää.

Minkähän vuoksi sinä et hyväksy suihkumoottorin puhallinkanavan suppenevaa suutinta ”suuttimeksi”, vaikka se on ihan vastaava kuin varsinaisessa turbiinissakin? Erona vain pinta-ala, rengasmuoto ja kaasun lämpötila. Nämä molemmat ovat juuri suppevia suuttimia, josta kuvaus tässä em tiedostossa.

http://www.kurssit.lut.fi/040301000/main/11_print.html

kohta 11.5.1.1 Suppeneva suutin

o_turunen
Seuraa 
Viestejä14205
Liittynyt16.3.2005

Kontra1 kirjoitti:

Tuo tilanne on mahdollista vain tyhjössä, koska ilmanvastus estää pallon saavuttamasta suihkun nopeutta. Mutta oletetaan koordinaatisto silti sidotun ympäröivään ilmaan.

Suihkumoottorin puhallinsuihku voi käytännössä saavuttaa nopeuden noin 1,5 M moottorin suhteen, mutta teoreettinen maksiminopeus = lentonopeus + 1 M. Suihkun rajanopeus itsensä suhteen on silloin tuo 1M.

Sinun ilmapallon esimerkissä suihkun nopeus itsensä suhteen on siis 0 M, koska ilmamolekyylit eivät liiku toistensa suhteen suihkuaukossa, vaan jäävät paikoilleen. (Pallon sisällä ne kyllä liikkuvat suihkuaukkoa kohti.) Mutta jos painetta pallossa nostettaisiin riittävästi, teoreettinen rajanopeus suihkun itsensä suhteen olisi 1M. Ja silloin suihkun nopeus pallon suhteen olisi 2 M. Eikä vielä tarvittaisi Laval-suutinta, jolla nopeus voisi nousta vielä lisää.

Minkähän vuoksi sinä et hyväksy suihkumoottorin puhallinkanavan suppenevaa suutinta ”suuttimeksi”, vaikka se on ihan vastaava kuin varsinaisessa turbiinissakin? Erona vain pinta-ala, rengasmuoto ja kaasun lämpötila. Nämä molemmat ovat juuri suppevia suuttimia, josta kuvaus tässä em tiedostossa.

http://www.kurssit.lut.fi/040301000/main/11_print.html

kohta 11.5.1.1 Suppeneva suutin

Miten määritellään suihkun nopeus itsensä suhteen?

En ole hyväksynyt enkä paheksunut suuttimen nimittämistä suuttimeksi. Jos kaasua tavalla tai toisella puristetaan supistuvaan kanavaan, niin se voi kanavan ahtaimmassa kohdassa saavuttaa nopeuden 1 M. Jos kanava on lentokoneessa, joka lentää 3 M, niin kaasun nopeus voi olla peräti 4 M. Riippuu siitä, mistä katsotaan.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi. Jos olet eri mieltä kanssani olet ilman muuta väärässä.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä3906
Liittynyt15.9.2015

o_turunen kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:

Tuo tilanne on mahdollista vain tyhjössä, koska ilmanvastus estää pallon saavuttamasta suihkun nopeutta. Mutta oletetaan koordinaatisto silti sidotun ympäröivään ilmaan.

Suihkumoottorin puhallinsuihku voi käytännössä saavuttaa nopeuden noin 1,5 M moottorin suhteen, mutta teoreettinen maksiminopeus = lentonopeus + 1 M. Suihkun rajanopeus itsensä suhteen on silloin tuo 1M.

Sinun ilmapallon esimerkissä suihkun nopeus itsensä suhteen on siis 0 M, koska ilmamolekyylit eivät liiku toistensa suhteen suihkuaukossa, vaan jäävät paikoilleen. (Pallon sisällä ne kyllä liikkuvat suihkuaukkoa kohti.) Mutta jos painetta pallossa nostettaisiin riittävästi, teoreettinen rajanopeus suihkun itsensä suhteen olisi 1M. Ja silloin suihkun nopeus pallon suhteen olisi 2 M. Eikä vielä tarvittaisi Laval-suutinta, jolla nopeus voisi nousta vielä lisää.

Minkähän vuoksi sinä et hyväksy suihkumoottorin puhallinkanavan suppenevaa suutinta ”suuttimeksi”, vaikka se on ihan vastaava kuin varsinaisessa turbiinissakin? Erona vain pinta-ala, rengasmuoto ja kaasun lämpötila. Nämä molemmat ovat juuri suppevia suuttimia, josta kuvaus tässä em tiedostossa.

http://www.kurssit.lut.fi/040301000/main/11_print.html

kohta 11.5.1.1 Suppeneva suutin

Miten määritellään suihkun nopeus itsensä suhteen?

En ole hyväksynyt enkä paheksunut suuttimen nimittämistä suuttimeksi. Jos kaasua tavalla tai toisella puristetaan supistuvaan kanavaan, niin se voi kanavan ahtaimmassa kohdassa saavuttaa nopeuden 1 M. Jos kanava on lentokoneessa, joka lentää 3 M, niin kaasun nopeus voi olla peräti 4 M. Riippuu siitä, mistä katsotaan.

 

Tuossa edella kirjoitin: ”Suihkumoottorin puhallinsuihku voi käytännössä saavuttaa nopeuden noin 1,5 M moottorin suhteen, mutta teoreettinen maksiminopeus = lentonopeus + 1 M. Suihkun rajanopeus itsensä suhteen on silloin tuo 1M.”

Eli kun koordinaatisto sidotaan maahan, niin puhaltimen suihkun nopeus itsensä suhteen on suihkun nopeus maan suhteen, ja se on tuossa tapauksessa noin          1,5 M – lentonopeus, 

eli 1,5 x 1067 km/h – 900 km/h = 700 km/h.eli 0,66 M. Mutta raja tulisi vastaan vasta, kun suihkun nopeus maan suhteen olisi 1 M. Jo sen rajan lähestyessä paine alkaisi nousta suuttimen suulla, ja moottori ylikuormittuisi.

Kyllä suihkun nopeus tässä liikennekoneen suihkumoottorin puhaltinmen tapauksessa juuri suuttimen kapeimmassa kohdassa ylittää äänen nopeuden, siis moottorin suhteen (vaikka suutin ei ole Laval-suutin), mutta itsensä suhteen (eli maan suhteen) se ei ylity.

Hävittäjien moottoreissa puhallinvirtaus sen sijaan kiihdytetään Laval-suuttimella, (jolla tietääkseni miehittämättömällä lentokoneella on saavutettu nopeus Mach 22).

Tässä on juuri se epäselvyys. Kun en ole löytänyt mistään suutinfysiikkaa käsittelevistä tiedoista mainintaa siitä, mitä suuttimen liike vaikuttaa virtaukseen, eli jos suutin liikkuu vastakkaiseen suuntaan suihkun suhteen, eli ”karkaa” suihkun edellä, ja kuitenkin liikennekoneen puhallisuuttimella suihkun nopeus nousee 1,5 Machiin ilman mitään Laval-suutinta.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä3906
Liittynyt15.9.2015

o_turunen kirjoitti:
Kontra1 kirjoitti:

Tuo tilanne on mahdollista vain tyhjössä, koska ilmanvastus estää pallon saavuttamasta suihkun nopeutta. Mutta oletetaan koordinaatisto silti sidotun ympäröivään ilmaan.

Suihkumoottorin puhallinsuihku voi käytännössä saavuttaa nopeuden noin 1,5 M moottorin suhteen, mutta teoreettinen maksiminopeus = lentonopeus + 1 M. Suihkun rajanopeus itsensä suhteen on silloin tuo 1M.

Sinun ilmapallon esimerkissä suihkun nopeus itsensä suhteen on siis 0 M, koska ilmamolekyylit eivät liiku toistensa suhteen suihkuaukossa, vaan jäävät paikoilleen. (Pallon sisällä ne kyllä liikkuvat suihkuaukkoa kohti.) Mutta jos painetta pallossa nostettaisiin riittävästi, teoreettinen rajanopeus suihkun itsensä suhteen olisi 1M. Ja silloin suihkun nopeus pallon suhteen olisi 2 M. Eikä vielä tarvittaisi Laval-suutinta, jolla nopeus voisi nousta vielä lisää.

Minkähän vuoksi sinä et hyväksy suihkumoottorin puhallinkanavan suppenevaa suutinta ”suuttimeksi”, vaikka se on ihan vastaava kuin varsinaisessa turbiinissakin? Erona vain pinta-ala, rengasmuoto ja kaasun lämpötila. Nämä molemmat ovat juuri suppevia suuttimia, josta kuvaus tässä em tiedostossa.

http://www.kurssit.lut.fi/040301000/main/11_print.html

kohta 11.5.1.1 Suppeneva suutin

Miten määritellään suihkun nopeus itsensä suhteen?

En ole hyväksynyt enkä paheksunut suuttimen nimittämistä suuttimeksi. Jos kaasua tavalla tai toisella puristetaan supistuvaan kanavaan, niin se voi kanavan ahtaimmassa kohdassa saavuttaa nopeuden 1 M. Jos kanava on lentokoneessa, joka lentää 3 M, niin kaasun nopeus voi olla peräti 4 M. Riippuu siitä, mistä katsotaan.

 

Tuossa edella kirjoitin: ”Suihkumoottorin puhallinsuihku voi käytännössä saavuttaa nopeuden noin 1,5 M moottorin suhteen, mutta teoreettinen maksiminopeus = lentonopeus + 1 M. Suihkun rajanopeus itsensä suhteen on silloin tuo 1M.”

Eli kun koordinaatisto sidotaan maahan, niin puhaltimen suihkun nopeus itsensä suhteen on suihkun nopeus maan suhteen, ja se on tuossa tapauksessa noin          1,5 M – lentonopeus, 

eli 1,5 x 1067 km/h – 900 km/h = 700 km/h.eli 0,66 M. Mutta raja tulisi vastaan vasta, kun suihkun nopeus maan suhteen olisi 1 M. Jo sen rajan lähestyessä paine alkaisi nousta suuttimen suulla, ja moottori ylikuormittuisi.

Kyllä suihkun nopeus tässä liikennekoneen suihkumoottorin puhaltinmen tapauksessa juuri suuttimen kapeimmassa kohdassa ylittää äänen nopeuden, siis moottorin suhteen (vaikka suutin ei ole Laval-suutin), mutta itsensä suhteen (eli maan suhteen) se ei ylity.

Hävittäjien moottoreissa puhallinvirtaus sen sijaan kiihdytetään Laval-suuttimella, (jolla tietääkseni miehittämättömällä lentokoneella on saavutettu nopeus Mach 22).

Tässä on juuri se epäselvyys. Kun en ole löytänyt mistään suutinfysiikkaa käsittelevistä tiedoista mainintaa siitä, mitä suuttimen liike vaikuttaa virtaukseen, eli jos suutin liikkuu vastakkaiseen suuntaan suihkun suhteen, eli ”karkaa” suihkun edellä, ja kuitenkin liikennekoneen puhallisuuttimella suihkun nopeus nousee 1,5 Machiin ilman mitään Laval-suutinta.

Kontra1
Seuraa 
Viestejä3906
Liittynyt15.9.2015

Seuraanvanlaista tietoa suihkumoottorin suuttimista löytyy mm. oheisessa wiki-tiedostossa

http://en.wikipedia.org/wiki/Propelling_nozzle

Propelling nozzles

....... a convergent nozzle cannot accelerate the jet beyond sonic speed ²

ja viitataan kirjaan ² "Jet Propulsion for Aerospace Applications" second edition, Hesse and Mumford, Pitman Publishing Corporation p136.

Eli ihan oppikirjassa väitetään, ettei suppenevan suuttimen suihku voi ylittää äänen nopeutta. Käytännössä kuitenkin esimerkiksi puhallinmoottorin suppenevan suuttimen suihkun nopeus lentokoneen suhteen matkalennolla ylittyy 1,5-kertaisesti.

Totta on, että maassa lentokone paikallaan ei suihkun nopeus voi ylittää äänen nopeutta, mutta mikä sitä estää ylittymästä, kun lentokoneella on riittävästi nopeutta.

Otanpa vielä edellä jo esittämäni ilmapallovertauksen vähän tarkennettuna.

Eikö aihe kiinnosta hitausvoimasta känääviä.

Oletetaan, että ilmapallo on niin vahva, että sinne voisi pumpata painetta vaikka 5 baria. Jos nyt pidetään kiinni suuaukosta, ja annetan ilman vapaasti purkautua, niin ilmavirtaus rajoittuu äänen nopeuteen, eli virtaus ”kuristuu”. Virtaus rajoittuu äänen nopeuteen sekä pallon suhteen, että ympäröivän ilman suhteen, eli virtauksen itsensä suhteen. Jos sitten päästetään pallo lentoon, eikö luulisi ilmavirtauksen nopeuden säilyvän virtauksen itsensä suhteen (eli ympäröivän ilman suhteen) edelleen äänen nopeutena, mutta pallon suhteen se olisi suurempi, kun pallon nopeus summautuisi siihen? Nimittäin virtausnopeuttahan rajoittaa vain ilmamolikyylit toistensa edessä, mutta jos pallo karkaa edellä, niin ilmamolekyylit eivät ole enää estämässä toistenta liikettä yhtä paljon.

Jos ilmapallovertaksenikin pitää paikkansa, silloin em oppikirjan väite, että suppenevan suuttimen suihku ei voi ylittää äänen nopeutta, on väärä. Vai tarkoitetaanko oppikirjassa suihkun nopeutta suihkun itsensä suhteen, eikä moottorin suhteen?

Suosituimmat

Uusimmat

Uusimmat

Suosituimmat