จะรู้ได้อย่างไรว่าการไหลนั้นมีความเร็วเหนือเสียงในหัวฉีดหรือไม่?

สำหรับโครงการที่ฉันสร้างหัวฉีดคอนเวอร์เจนซ์มาบรรจบที่ออกแบบมาสำหรับเลขมัค = 3 ในโครงการนั้นฉันรู้ได้ว่าการไหลได้เหนือเสียงเหนือกว่าด้วยการมองเห็นเครื่องวัดความคงตัวระหว่างคอและส่วนที่แตกต่าง (ความดันลดลง ทำหน้าที่เหมือนหัวฉีดสำหรับการไหลเหนือเสียง)

อย่างไรก็ตามสิ่งนี้ทำให้ฉันคิดว่าถ้าฉันจะสร้างหัวฉีดเพื่อวัตถุประสงค์ในการขับเคลื่อน (หรือวัตถุประสงค์เชิงปฏิบัติใด ๆ ) มันไม่เป็นที่พึงปรารถนาที่จะมีรูอยู่ในนั้นสำหรับ manometer เพื่อรักษาความแข็งแรงสม่ำเสมอ การคำนวณเชิงทฤษฎีของฉันบอกฉันว่าการไหลควรเหนือเสียงและไม่มีการกระแทกในหัวฉีด แต่ในขณะที่การสร้างพื้นผิวเสร็จสิ้นความคลาดเคลื่อนทางเรขาคณิตและแรงดันอาจไม่เป็นอย่างที่ฉันคาดไว้ ในกรณีนั้นฉันจะทราบได้อย่างไรว่ากระแสไหลไปเหนือเสียงหรือไม่

ฉันคิดถึงวิธีการดังต่อไปนี้ จนถึงตอนนี้ฉันยังไม่ได้ลองเลย

1. การใช้หลอด Pitot อาจไม่มีประโยชน์เนื่องจากจะมีการกระแทกโค้งที่ด้านหน้าของหลอดถ้าในกรณีที่การไหลนั้นมีความเร็วเหนือเสียงจริง ๆ (ดังแสดงในรูป) ซึ่งจะเพิ่มแรงดันทั้งหมด เราสามารถใช้สูตรหลอด Pitot Reyleighแต่จะคำนวณแรงดันกระแสคงที่ฟรีโดยไม่ส่งผลต่อการไหล / หัวฉีดอย่างไร

2. Schlieren Photography : หากเราเห็นแรงกระแทก / เพชรช็อตเอียงการอนุมานจะเป็น: 'flow is supersonic' สิ่งนี้จะใช้งานได้เฉพาะเมื่อคุณสมบัติการช็อตชัดเจนมาก

จากการมีส่วนร่วมสั้น ๆ ของฉันในการกระแทกฉันคิดว่าทางออกที่เป็นไปได้มากที่สุดคือการถ่ายภาพไอเสียอาจจะเป็นทัศนวิสัย แต่อาจจะใช้อินเตอร์เฟอโรเมท ข้อบ่งชี้ที่ชัดเจนที่สุดว่าคุณมีการไหลเหนือคือถ้าคุณสามารถมองเห็นเพชรช็อต ฉันคิดว่าคุณน่าจะทำได้จากความยาวของไอเสีย แต่ก็จำไม่ได้ว่าทำยังไง

นอกจากนี้คุณยังสามารถดูแรงขับดันที่เกิดขึ้นได้อีกด้วย คุณควรคำนวณแรงขับที่คาดไว้ได้ นี่คือสิ่งที่พวกเขาทำเมื่อทำการทดสอบจรวด / เครื่องยนต์เจ็ทเนื่องจากพวกเขาไม่สนใจว่าการไหลนั้นมีความเร็วเหนือเสียงเพียงใดเพราะมันสร้างพลังงานที่เพียงพอ

วิธีที่ง่ายสำหรับท่อคือการวัดการไหลออก มันเป็นท่อดังนั้นการไหลควรจะคงที่ อย่างไรก็ตามในทางปฏิบัติฉันสงสัยว่าท่อยาวยังมีช่องตรวจสอบ / พื้นที่ที่พวกเขาทำการวัดการไหลอย่างสม่ำเสมอเพื่อตรวจสอบรอยรั่ว / ข้อบกพร่อง

นั่นคือการทดลองทางความคิดที่ดีจริงๆ! โดยทั่วไปฉันจะยืนยันว่าคุณจะต้องรู้ว่า:

• $p_t$
• $p_\infty$

$M=1$

การดูสมการสำหรับการไหลแบบอัดได้คงที่ 1D มีเพียงทางออกเดียวดังนั้นวิธีเดียวสำหรับการไหลที่ไม่ถึงความเร็วโซนิคจะเป็นการสูญเสียแรงดันทั้งหมดที่มีขนาดใหญ่เพื่อไม่ให้ถึงอัตราส่วนวิกฤต

เท่าที่ความกังวลเกี่ยวกับคำตอบของคำถามของคุณนั้นซับซ้อนกว่าเล็กน้อยเนื่องจากการตั้งค่าที่แตกต่างกัน (สูง / ต่ำขยาย) หรือรูปทรงเรขาคณิต (เช่นระฆังคู่)

สำหรับการวัดนั้นคุณอาจต้องการดูระบบการวัดความเร็วลม

หากคุณยังคงต้องการคำตอบ

คุณสามารถรักษาลิ่มที่ออกแบบมาอย่างดีโดยมีรูแบบคงที่บนพื้นผิวลิ่มแปดอันดับที่ 1 พื้นผิวของลิ่มนั้นจัดแนวกับแกนการไหลหรือ 2 เส้นที่ได้รับการจัดแนวกับแกนการไหล คุณจะได้รับแรงดัน pitot จาก Raleigh pitot-tube

$\theta$$P_0$$P_{\infty}$$\beta$$M$