Ցածր արագությունից մինչև հիպերձայնային. Հետազոտական աերոդինամիկ թունելի ընտրությունն ըստ Մախի թվի

Հարցրեք աերոդինամիկայի մասնագետին, թե ինչպիսի աերոդինամիկ թունել է ձեզ անհրաժեշտ, և առաջին պատասխան-հարցը ոչ թե ձեր բյուջեի կամ շենքի մասին կլինի, այլ՝ ո՞րն է Մախի թիվը:

Մնացած ամեն ինչ բխում է այդ միակ պատասխանից՝ փողակը, փորձարկման հատվածի պատերը, շարժաբեր համակարգը, աշխատանքի տևողությունը, չափիչ-կարգավորիչ սարքավորումները (ինստրումենտացիա) և ծախսերի մեծության կարգը: Այս հոդվածն ուսումնասիրում է արագությունների սպեկտրը և բացատրում, թե ֆիզիկապես ինչ է փոխվում յուրաքանչյուր փուլում:

---

1. Վեց տիրույթները

---

2. Ցածր արագություն. որտեղ իրականում կատարվում է ինժեներիայի մեծ մասը

Մոտավորապես 0,3 Մախից ցածր արագությունների դեպքում խտության փոփոխությունները բավականաչափ փոքր են, որպեսզի դրանք անտեսվեն, և մաթեմատիկան մնում է հարմար: Սա ավտոմոբիլային աերոդինամիկայի, քաղաքացիական և կառուցվածքային աշխատանքների, ԱԹՍ-ների մշակման և օդանավերի թռիչքի ու վայրէջքի ուսումնասիրությունների տիրույթն է:

Սա նաև այն տիրույթն է, որտեղ ինժեներական ջանքերն ուղղվում են որակին, այլ ոչ թե արագությանը՝ տուրբուլենտության ինտենսիվություն, հոսքի համասեռություն, ջերմաստիճանի կայունություն և կրկնելիություն: Առաջին կարգի ցածր արագության թունելը դանդաղ գերձայնային թունել չէ. այն այլ գործիք է՝ արդյունավետության այլ ցուցանիշներով, ինչպես քննարկվում է

հոսքի որակի մասին մեր հոդվածում

:

---

3. Բարձր մերձձայնային. ի հայտ է գալիս սեղմելիությունը

0,3-ից 0,8 Մախի միջակայքում խտության տատանումները դառնում են զգալի, և արդյունքները սկսում են կախված լինել ինչպես Մախի, այնպես էլ Ռեյնոլդսի թվից: Սա աշխատանքային տիրույթ է առաջադեմ մերձձայնային օդանավերի, շարժիչային համակարգերի ուսումնասիրությունների և աերոդինամիկ մշակումների համար, որտեղ սեղմելիության էֆեկտները գնալով ավելի արդիական են դառնում:

Ի հայտ են գալիս երկու գործնական հետևանքներ. շարժաբերի հզորությունը կտրուկ աճում է, և մոդելի մասշտաբով և՛ Մախի, և՛ Ռեյնոլդսի թվերի համապատասխանեցումը դառնում է իրական նախագծային խնդիր, ինչն էլ հանդիսանում է ճնշումային և կրիոգեն թունելների հայեցակարգերի ծագման պատճառը:

---

4. Տրանսձայնային. ամենաբարդը

0,8-ից 1,2 Մախի միջակայքում մերձձայնային և գերձայնային տիրույթները գոյատևում են միևնույն մոդելի վրա, ձևավորվում և տեղաշարժվում են հարվածային ալիքներ, իսկ պայմանների փոքր փոփոխությունները հանգեցնում են բեռնվածության մեծ փոփոխությունների: Սա ճշգրտորեն վերարտադրելու համար ամենախստապահանջ ռեժիմն է, և հենց այս ռեժիմով են թռչում տրանսպորտային օդանավերի մեծ մասը:

Բնորոշ ինժեներական լուծումը օդափոխվող փորձարկման հատվածն է ՝ ճեղքավոր կամ ծակոտկեն պատերով, որը թույլ է տալիս հոսքին լիցքաթափվել և վերահսկում է խեղդման ու պատերի ինտերֆերենցիայի էֆեկտները, որոնք հակառակ դեպքում կանվավերացնեին տվյալները: Տրանսձայնային կայանքները երբևէ կառուցված ամենաբարդ մերձձայնային-հարակից թունելներից են, և դրանց չափիչ-կարգավորիչ սարքավորումներն (ինստրումենտացիան) ու ճշգրտման մեթոդաբանությունը նույնքան կարևոր են, որքան դրանց աերոդինամիկան:

---

5. Գերձայնային. փողակն անում է իր գործը

1,2 Մախից բարձր արագությունների դեպքում հոսքն արագանում է նեղացող-լայնացող (Լավալի) փողակի միջոցով. վզիկը խեղդվում է 1 Մախի դեպքում, իսկ լայնացող հատվածն արագացնում է հոսքը մինչև նախագծային Մախի թիվը: Յուրաքանչյուր Մախի թիվ համապատասխանում է փողակի որոշակի երկրաչափության, ուստի կայանքներն օգտագործում են փոխարինելի փողակային բլոկներ կամ ճկուն պատերով փողակ:

Երկու գործառնական իրողություններ առանձնացնում են գերձայնային թունելները դրանցից ցածր գտնվող բոլոր թունելներից.

• Օդը պետք է չոր լինի: Ընդարձակումը կտրուկ սառեցնում է հոսքը. ցանկացած խոնավություն խտանում է և փչացնում փորձարկումը: Օդի չորացուցիչները և պահեստարանները կայանքի անբաժանելի մասն են, այլ ոչ թե պարզապես աքսեսուարներ:
• Աշխատանքի տևողությունը դառնում է վերջավոր: Շատ գերձայնային թունելներ արտամղման (blowdown) կայանքներ են. օդը պահվում է ճնշման տակ և բաց է թողնվում մի քանի վայրկյանով: Նախագծումը կայուն վիճակի հզորությունից անցում է կատարում դեպի կուտակված էներգիա, փականների կառավարում և տվյալների արագ հավաքագրում:

---

6. Հիպերձայնային և հիպերարագության. թերմոդինամիկան ստանձնում է ղեկը

5 Մախից բարձր արագությունների դեպքում գերիշխող ֆիզիկան այլևս ճնշումը չէ, այլ ջերմությունը: Փորձարկման միջավայրը սովորաբար պետք է խիստ տաքացվի ընդարձակումից առաջ, որպեսզի այն չհեղուկանա, ինչը հանգեցնում է բարձր էնթալպիայի հայեցակարգերի, ինչպիսիք են աղեղնային-շիթային (arc-jet) և մխոցային շարժաբերով կայանքները: Փորձարկման ժամանակները վայրկյաններից կրճատվում են մինչև միլիվայրկյաններ, իսկ չափիչ-կարգավորիչ սարքավորումների (ինստրումենտացիայի) խնդիրը դառնում է նույնքան բարդ, որքան հոսքի գեներացման խնդիրը:

15 Մախից բարձր՝ հիպերարագության տիրույթում, կայանքները ծառայում են խիստ մասնագիտացված հետազոտությունների համար ծայրահեղ աերոդինամիկ և ջերմային միջավայրերում, որոնք վերաբերում են մթնոլորտ վերամուտքին, տիեզերք մուտք գործելուն և առաջադեմ պաշտպանական կիրառություններին:

Գնորդի համար կարևոր կառուցվածքային փաստն այն է, որ արժեքն ու բարդությունը գծայնորեն չեն աճում Մախի թվի հետ: Դրանք աճում են աստիճանաբար: Յուրաքանչյուր տիրույթի փոփոխություն բերում է սարքավորումների նոր դաս, նոր գործառնական մոդել և անվտանգության նոր պահանջներ:

---

7. Ինչպես ընտրել առանց ավելորդ ծախսերի

Սկսեք թռիչքի այն պայմաններից, որոնք դուք պետք է վերարտադրեք, այլ ոչ թե ձեր պատկերացրած ամենաբարձր թվից: Կայանքը, որն իր կյանքի 95%-ն անցկացնում է 0,2 Մախ արագությամբ, տրանսձայնային հատվածի կարիք չունի:

Հարցրեք, թե ինչ պետք է համապատասխանեցվի: Միայն Մա՞խը, Մախը և Ռեյնոլդսը, թե՞ Մախը, Ռեյնոլդսը և էնթալպիան. յուրաքանչյուր լրացուցիչ պահանջ փոխում է կայանքի դասը:

Վաղ փուլում որոշեք՝ անընդհատ, թե՞ արտամղման (blowdown) ռեժիմ: Դա որոշում է էլեկտրական ենթակառուցվածքը, կոմպրեսորային և պահեստային կայանը, շենքի ծավալը և մեկ գործարկման գործառնական արժեքը:

Պլանավորեք չափիչ-կարգավորիչ սարքավորումները (ինստրումենտացիան) հոսքի հետ միասին: Կարճատև աշխատանքով կայանքներն այնքան լավն են, որքան դրանց տվյալների հավաքագրման համակարգը:

Դիտարկեք փուլային մոտեցումը: Շատ ինստիտուտներ նախ կառուցում են գերազանց ցածր արագության կամ մերձձայնային կայանք, այնուհետև ավելացնում են մասնագիտացված բարձր արագության հնարավորություններ, երբ հետազոտական ծրագիրն ու ֆինանսավորումը հաստատվում են:

---

8. Հետազոտական կայանքի նախագծման շրջանակը

Մենք մշակում ենք հետազոտական աերոդինամիկ թունելների լուծումներ աերոդինամիկ արագությունների ողջ սպեկտրում՝ ցածր արագության լաբորատոր կայանքներից մինչև առաջադեմ տրանսձայնային, գերձայնային և հիպերձայնային փորձարկման ենթակառուցվածքներ՝ նախագծելով յուրաքանչյուր համակարգ ըստ պահանջվող Մախի միջակայքի, հոսքի որակի, ինստրումենտացիայի և առաքելության պրոֆիլի:

Նախագծման շրջանակի քննարկումը կարճ է. ի՞նչ պետք է փորձարկվի, ի՞նչ Մախի և Ռեյնոլդսի թվերի պայմաններում, որքա՞ն ժամանակով մեկ գործարկման ընթացքում, ի՞նչ չափումներով և ո՞ր շենքում: Հարակից ընթերցանություն.

աերոդինամիկ թունելների տեսակների համեմատություն

և

ինչպես է իրականացվում թունելի անհատական նախագիծը

:

Ուղարկեք մեզ ձեր թիրախային պայմանները , և մենք կտրամադրենք հայեցակարգ և իրատեսական արժեքային դաս:

---

Աղբյուրներ և նշումներ

• Մախի տիրույթների սահմանումները և յուրաքանչյուր ռեժիմի նկարագրությունը՝ ցածր արագության (M < 0,3), բարձր մերձձայնային (0,3 ≤ M < 0,8), տրանսձայնային (0,8 ≤ M < 1,2), գերձայնային (1,2 ≤ M < 5,0), հիպերձայնային (5,0 ≤ M < 15,0), հիպերարագության (M > 15,0), ներառյալ օդափոխվող և ճեղքավոր տրանսձայնային պատերը, նեղացող-լայնացող փողակները և աղեղնային-շիթային կամ մխոցային շարժաբերով բարձր էնթալպիայի հայեցակարգերը, հետևում են TunnelTech-ի հետազոտական աերոդինամիկ թունելների պորտֆելի սահմանումներին, որոնք հրապարակված են մեր ներդրողների համար նախատեսված և հնարավորությունների մասին նյութերում:
• Գործառնական գործնական նշումները (օդի չորացում, արտամղման (blowdown) և անընդհատ աշխատանքի համեմատություն, կարճատև ինստրումենտացիա) բարձր արագության կայանքների ստանդարտ պրակտիկա են:
• Կայանքի արդյունավետության կոնկրետ ցուցանիշներ չեն նշվում. յուրաքանչյուր նախագիծ մշակվում է ըստ պահանջվող Մախի միջակայքի և առաքելության պրոֆիլի: