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Das Prinzip der pneumatischen Stoßwelle

2021-08-04

Es gibt eine heftige Wechselwirkung zwischen der optischen Haube eines Objekts, das mit Überschallgeschwindigkeit in der Atmosphäre fliegt, und der Atmosphäre. Die Gasdichte um die Haube herum ändert sich. Aufgrund der Pulsation des Gasbrechungsindex im Strömungsfeld oder der hohen Temperatur wird das Detektionsfenster verformt, wodurch das optische Abbildungssystem die Aberration des Zielbildes stark erhöht, wie z. B. Verzerrung, Unschärfe, Versatz, Jitter usw. die die Lichtdurchlässigkeit beeinflussen. Dieser Effekt wird aufgerufenpneumatische Stoßwelleoptischer Effekt. Der Stoßwelleneffekt ist der erste aerooptische Effekt, der entsteht, nachdem das Objekt mit der Atmosphäre interagiert. Durch die Stoßwelle wird das optische System defokussiert, die optische Übertragungsfunktion wird verzerrt und die Bildqualität nimmt ab.

Während der Überschallströmung von Wasserdampf kommt es zu Keimbildung und Kondensation, begleitet von der Bildung von Kondensationswellen. Wenn der Hochgeschwindigkeitswasserdampf im Nichtgleichgewichtszustand auf die Stoßwelle trifft, ändern sich die Dampfparameter an der Wellenfront drastisch. Der Dissipationseffekt der Stoßwelle führt dazu, dass die Geschwindigkeit der Zweiphasenströmung augenblicklich abnimmt, die Dampftemperatur plötzlich ansteigt und eine große Anzahl winziger Tröpfchen schnell ist. Verdunstung. Wenn die Stoßwelle auf die Keimbildungskondensationszone einwirkt, wird die Keimbildungskondensation schwächer oder verschwindet sogar und die Zweiphasenströmung wird zu einer Einphasenströmung.

In der Strömungsmechanik ist es äußerst wichtig, die starke intermittierende Bewegung der physikalischen Größe zu charakterisieren, die die Haupteigenschaften des Strömungsfeldes widerspiegelt, insbesondere der Stoßwelle (auch Stoßwelle genannt). Der Ort, an dem sich die Hauptparameter des Luftstroms erheblich ändern, wird als Stoßwelle bezeichnet. Die Stoßwelle eines idealen Gases hat keine Dicke. Es handelt sich um eine unstetige Fläche im mathematischen Sinne. Das eigentliche Gas hat Viskosität und Wärmeübertragung. Diese physikalische Eigenschaft sorgt dafür, dass die Stoßwelle kontinuierlich ist, der Prozess jedoch immer noch sehr schnell ist. Daher hat die tatsächliche Stoßwelle eine Dicke, deren Wert jedoch sehr gering ist und nur ein bestimmtes Vielfaches der freien Weglänge von Gasmolekülen beträgt. Je größer die relative Überschall-Machzahl der Wellenfront ist, desto kleiner ist der Dickenwert. Innerhalb der Stoßwelle entsteht Reibung zwischen Gas und Gas, die einen Teil der mechanischen Energie in Wärmeenergie umwandelt. Daher bedeutet das Auftreten von Stoßwellen den Verlust mechanischer Energie und die Entstehung von Wellenwiderständen, also Energiedissipationseffekten. Da die Dicke der Stoßwelle sehr gering ist, werden die inneren Bedingungen der Stoßwelle im Allgemeinen nicht untersucht. Was damit zusammenhängt, ist die Parameteränderung vor und nach dem Durchströmen der Stoßwelle durch das Gas. Betrachten Sie es als einen adiabatischen Kompressionsprozess.
Pneumatische Stoßwellewerden hinsichtlich ihrer Form in normale Stoßwellen, schräge Stoßwellen, isolierte Stoßwellen, konische Stoßwellen usw. eingeteilt.