Кіріспе

Сығымдалатын ағын жылдамдығын шектейтін әсері Сығымдалатын ағын - сығымдалатын ағын әсері. "Қосылған" немесе "шектеу" параметрі сұйықтық жылдамдығы болып табылады. Ағымы тығырықталған сұйықтықтардың динамикалық жағдайы Вентури эффектісімен байланысты. Берілген қысым мен температурада ағып жатқан сұйықтық ықшамдалудан (мысалы, конвергентті дивергентті соқпақтың немесе құбырдағы клапанның кеудесінен) төмен қысымды ортаға өткенде сұйықтық жылдамдығы артады. Бастапқыда субсоникалық ағымдық жағдайда энергияны сақтау принципі сұйықтың жылдамдығын ұлғайтуды талап етеді, өйткені ол ықшамдалудың кіші көлденең қима ауданы арқылы ағады. Сонымен қатар, Вентури эффекті статикалық қысымды және сондықтан тығыздықты қысқарту кезінде азайтады. Тоқтап қалған ағыс - бұл массалық ағыстың тұрақты жоғары қысым мен температурада төменгі ағыстағы қысым ортасының одан әрі төмендеуімен ұлғаймайтын шектейтін жағдай. Біртекті сұйықтықтар үшін, адиабатикалық жағдайларда тұншығудың пайда болатын физикалық нүктесі шығыс жазықтығының жылдамдығы дыбыстық жағдайда болған кезде; яғни Мах саны 1 болғанда. Тоқтатылған ағын кезінде массалық ағындылықты тек заттың жоғары ағыстағы тығыздығын арттыру арқылы ғана көбейтуге болады. Газдардың тұншықты ағыны көптеген инженерлік қолданбаларда пайдалы, өйткені массалық ағыны төменгі ағыстағы қысымнан тәуелсіз және тек температура мен қысымға және содан кейін шектеудің жоғары жағындағы газдың тығыздығына байланысты. Тоқтату жағдайында клапандар мен калибрленген саңылау пластиналарын қажетті массалық ағымды өндіру үшін пайдалануға болады.

Сұйықтықтардағы тұншығу ағыны

Егер сұйықтық сұйықтық болса, онда сұйықтық қысымының шектелуінен төмендеуіне себеп болатын сұйықтық ағысына әсер ететін вентури әсері кезінде сұйықтық қысымының төмендеуіне әкелетін басқа да шектеу жағдайы (соған дейін өшірілген ағыс деп те аталады) пайда болады. Бұл кезде сұйықтық ішінара будың көпіршіктеріне айналады, ал көпіршіктердің кейіннен ыдырауы кавитация тудырады. Кавитация өте шулы және клапандарға, құбырларға және оларға байланысты жабдықтарға зақым келтіру үшін жеткілікті күшті болуы мүмкін. Нәтижесінде, шектеудегі будың көпіршігі ағыстың одан әрі өсуіне жол бермейді.

Газдың массалық ағым жылдамдығы

Барлық газдар жоғары қысымнан төмен қысымға ағылады. Ағымы тоқылған ағындылық де Лавальды соқпақтағы немесе ойық пластина арқылы көлденең қимасының өзгеруінде пайда болуы мүмкін. Тоқтату жылдамдығы ойық немесе тұмсықтың жоғары ағысында байқалады. Ағымы жоғары ағындылық ағындылық ағындылық ағындылық ағындылықтан төмен, өйткені жоғары ағындылық тығыздығы. Тоқтату жылдамдығы ағынды қысымның функциясы, бірақ ағынды емес. Жылдамдық тұрақты болғанымен, массалық ағындық жылдамдық жоғары ағынды газдың тығыздығына байланысты, ол жоғары ағынды қысымның функциясы болып табылады. Ағын жылдамдығы дыбыс жылдамдығына жетеді және оны сониктік саңылау деп атауға болады.

Қысымды қалпына келтіретін вентурилік соқпақтар

Вентурилік соқпақ арқылы ағып жатқан судың соқпақ қысымы төменгі ағыстағы қысымға қарағанда әлдеқайда төмен болады. Сондықтан қысым қатынасы - бұл жоғары ағыстағы және соқпақтың қысымының салыстыруы. Сондықтан, Вентури арқылы ағыны жоғары ағыстағы төменгі ағыстағы қатынасы 1 Махқа дейін жетуі мүмкін.

Ұсақ пластиналы тесіктер

Нағыз газдар жұқа табақ тесіктерінен ешқашан толығымен тұншығып кетпейді. Ауыс арқылы массалық ағым жылдамдығы төмендегі қысым кемелді вакуумға дейін төмендеген сайын арта береді, бірақ төмендегі қысым сын қысымнан төмен түсе отырып, массалық ағым жылдамдығы баяу артады. Куннингэм (1951) тұңғыш рет стандартты, жұқа, төрт бұрышты саңылау арқылы тұншығып ағып кетпейтіндігіне назар аударды.

Вакуумдық жағдай

Ауа басы атмосфералық қысымда және вакуум жағдайында тесіктің төменгі ағысында болған жағдайда, ауа жылдамдығы мен массалық ағым жылдамдығы тесіктен естілетін дыбыстық жылдамдыққа жеткенде тұншығып немесе шектеледі.

Ағымы

1а суретте сопла арқылы ағысы толықтай дыбыстан төмен болған кезде (яғни сопла тұншығып қалмағанда) көрсетіледі. Камерадағы ағынның жылдамдығы мойынға қарай жиналғанда, ол мойынның ең жоғары (соңғыдан төмен) жылдамдығына жетеді. Ағындылық содан кейін дивергенция секциясы арқылы баяулайды және субсоникалық ұшқыр ретінде қоршаған ортаға шығады. Осы күйдегі қарсы қысымды төмендету соқпақтың барлық жерінде ағыс жылдамдығын арттырады. Кері қысым, pb, жеткілікті төмендетілген кезде, ағыс жылдамдығы 1b суреттегідей, тамақта 1 Мах болады. Ағынның үлгісі дыбыстан төмен ағыстағыдай, тек қана ағыстың жылдамдығы 1 Махқа жеткенін ескерсек. Дымдылық ағыны енді тұншықты, өйткені кері қысымды одан әрі азайту M = 1 нүктесін тамақтан ала алмайды. Алайда, кері қысымды төмендету арқылы, бөлініп жатқан бөліктегі ағынның үлгісі өзгеріп отырады. Pb ағысты тұншықтырып тастау үшін қажетті деңгейден төмен түсіп бара жатқанда, тамақтың төменгі жағында үстіркіден жоғары жылдамдықты ағыс аймағы пайда болады. Субсоникалық ағыннан айырмашылығы, суперсоникалық ағынның жылдамдығы алғы жаққа қарай жылдамдатылады. Бұл үдеуді үдеудің үдеуі қалыпты соққы толқыны тоқтатады. Тоққылау толқыны ағынды жылдамдықты бірден азайтады. Бұл субсоникалық ағын кейіннен бөлініп жатқан бөліктің қалған бөлігі арқылы баяулайды және субсоникалық ұшқыр ретінде шығарылады. Бұл режимде кері қысымды төмендету немесе көтеру арқылы соққы толқынын (соққы толқыны алдындағы дивергенциялық бөлімдегі соққы толқынының ұзындығын ұлғайту) тамақтан алыстатасыз. Егер pb жеткілікті төмендетсе, соққы толқыны тұмсықтың шығысында болады (1d сурет). Жылдамданудың өте ұзақ аймағына (бұрынғыштың бүкіл ұзындығына) байланысты ағын жылдамдығы соққы фронтынан бұрын ең жоғары шамаға жетеді. Алайда, соққыдан кейін ұшқырдағы ағын субсоникалық болады. Кері қысымды төмендету соққының ұшқырға қарай бүгілуіне (1-сурет) себеп болады, ал ұшқырда соққылар мен шағылыстардың күрделі үлгісі құрылады, ол субзвуктік және суперзвуктік ағыстың қоспасын қамтиды немесе (егер кері қысым жеткілікті төмен болса) тек суперзвуктік ағысты қамтиды. Шабуыл енді соқпақтың қабырғалары маңындағы ағынға перпендикуляр емес болғандықтан, ол ағынды ішкі жаққа бұрады, өйткені ол шығыс шығатын жерден бастапқыда жиырылатын ұшқышты шығарады. Бұл шамадан тыс кеңейтілген ағыс деп аталады, өйткені бұл жағдайда соқпақтың шығысындағы қысым қоршаған ортадағы қысымнан төмен (қарсы қысым), яғни ағыс соқпақпен тым көп кеңейтілген. Кері қысымның одан әрі төмендеуі ұшқырдағы толқын үлгісін өзгертеді және әлсіреді. Ақырында қарсы қысым жеткілікті төмен болады, сондықтан ол енді тұмсықтың шығысындағы қысымға тең болады. Бұл жағдайда ұшқырдағы толқындар мүлдем жоғалады (1f сурет), ал ұшқыр біркелкі түрде үстіздік болады. Бұл жағдай, өйткені ол жиі қажет, "жоспарлау шарты" деп аталады. Егер кері қысым одан әрі төмендей берсе, біз шығыс және кері қысымдар арасындағы жаңа тепе-теңдікті (шығыс қысымы кері қысымнан жоғары) 1g суретте. Бұл жағдайда ("төмен кеңейтілген") біз кеңейту толқынын атаймыз (бұл біртіндеп осьтік ағысқа перпендикуляр бұрылысты және ұшқыштағы жылдамдықты тудырады) тұнба шығысында пайда болады, бастапқыда ұшқыштың шеттеріндегі ағысты сыртқа қарай бұрады және басқа күрделі толқын үлгісін құрады.