Inzicht in de basis

* convergerende-divergerend mondstuk: Dit type mondstuk is ontworpen om een ​​vloeistof (meestal een gas) te versnellen tot supersonische snelheden. Het bestaat uit een convergerende sectie die kleiner wordt, gevolgd door een uiteenlopende sectie die verbreedt.

* Mach -nummer: Vertegenwoordigt de verhouding van de snelheid van een object (zoals de gasstroom) tot de snelheid van het geluid in het omringende medium. Mach 1 betekent de snelheid van het geluid.

* Sonische snelheid: De snelheid van het geluid in een medium hangt af van de temperatuur en druk van het medium.

De fysica in het spel

1. Convergerende sectie: Naarmate de stroom het convergerende gedeelte binnenkomt, neemt het gebied af. Dit dwingt de gasmoleculen dichter bij elkaar en verhoogt de dichtheid en druk.

2. Massabehoud: De massastroomsnelheid moet constant blijven over het mondstuk. Omdat het gebied afneemt, moet de snelheid van de gasstroom toenemen om de constante massastroom te handhaven.

3. Energiebesparing: De totale energie van de stroom blijft constant (verwaarlozen verliezen). Naarmate de snelheid toeneemt, neemt de kinetische energie van de gasdeeltjes toe. Deze energie komt van een vermindering van de potentiële energie van de stroom, voornamelijk de druk.

4. Sonic Velocity bereikt (Mach 1): De snelheid blijft toenemen naarmate de stroom door het convergerende gedeelte beweegt. Uiteindelijk bereikt de stroom een ​​punt waar de snelheid gelijk is aan de lokale snelheid van het geluid. Dit punt is de keel van het mondstuk.

5. De keel: De keel is het smalste punt in het mondstuk. Op dit punt heeft de stroom sonische snelheid bereikt (Mach 1). Cruciaal is dat de stroom niet kan versnellen voorbij Mach 1 in het convergerende gedeelte. Waarom?

6. De verstikte toestand: Als de stroom zou versnellen voorbij Mach 1 in het convergerende gedeelte, zou de druk onder de druk moeten dalen om de sonische stroom te handhaven. Dit is onmogelijk in een convergerende sectie, omdat de drukgradiënt zou worden omgekeerd en de stroom stroomopwaarts duwt.

7. Diverige sectie: Het divergerende gedeelte zorgt ervoor dat de stroom blijft versnellen voorbij Mach 1. Het verbredinggebied vermindert de druk en verhoogt de snelheid verder, wat leidt tot supersonische stroom.

Key Points

* De stroom bereikt Mach 1 bij de keel omdat het convergerende gedeelte de stroom naar zijn maximale snelheid heeft gedwongen, terwijl het nog steeds een constant massastroomsnelheid heeft gehandhaafd.

* De keel vertegenwoordigt een "verstikte" toestand, waarbij de stroom niet verder kan versnellen in het convergerende gedeelte.

* Het divergerende gedeelte maakt het mogelijk om supersonische stroom te bereiken.

Laat het me weten als je wilt dat ik een van deze punten uitwerk!