Людвиг түтігі: Ұсыныс ағынын жасаудың тиімді тәсілі
Ludwieg tube
Людвиг түтігі – арзан, тиімді соққылық ағыс жасау құралы. Ауада 4-ке дейін, қыздырумен 11-ге дейін Мах санын алуға болады. Жоғары жылдамдық зерттеуіне өте қолайлы.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Людвиг түтігі – үстінкү дыбыстық ағынды жасаудың арзан әрі тиімді жолы. Ауадағы ағынды қосымша қыздырмастан 4 Мах санына дейін оңай қол жеткізуге болады. Қыздыру арқылы 11 Мах санына дейін жету мүмкін.
A Ludwieg tube is a cheap and efficient way of producing supersonic flow. Mach numbers up to 4 in air are easily obtained without any additional heating of the flow. With heating, Mach numbers of up to 11 can be reached.
Принцип
Людвиг түтігі – қысқа мерзімге үстіркілді ағын тудыратын жел туннелі. Үлкен вакуумдік жинауыш, конвергентті-дивергентті соплоның төменгі жағынан диафрагма немесе жылдам әрекет ететін клапан арқылы бөлінеді. Соплоның жоғарғы жағы ұзын цилиндрлі түтікке жалғанады, оның көлденең қимасының ауданы соплоның таңғыш бөлігінен әлдеқайда үлкен. Бастапқыда сопло мен түтіктегі қысым жоғары болады. Туннельді іске қосу үшін диафрагманы, мысалы, тиісті кескіш құралмен тесіп немесе клапанды ашу арқылы жарып жіберу керек. Диафрагма жарылғанда, соққы толқыны төмен қысымды аймаққа (яғни жинауышқа), ал кеңею толқыны жоғары қысымды аймаққа (яғни сопло мен ұзын түтікке) таралады. Бұл тұрақсыз кеңею ұзын түтік арқылы тарағанда, соплоға қарай тұрақты субсоникалық ағын құрады, ол конвергентті-дивергентті сопло арқылы үстіркілдікке дейін үдетіледі. Ағын, кеңею толқыны түтіктің соңынан шағылысып, қайтадан соплоға жеткенше тұрақты болады. Практикалық тұрғыдан алғанда, көптеген Людвиг түтіктері үшін ағын уақыты шамамен 100 миллисекунд құрайды. Көптеген жағдайларда, осы ағын ұзақтығы жеткілікті. Дегенмен, кеңею толқынының шағылысуы арасындағы бірнеше квазистатикалық ағындарды пайдалану арқасында 6 секундқа дейін тәжірибе жүргізуге болады.
A Ludwieg tube is a wind tunnel that produces supersonic flow for short periods of time. A large evacuated dump tank is separated from the downstream end of a convergent divergent nozzle by a diaphragm or fast acting valve. The upstream end of the nozzle connects to a long cylindrical tube, whose cross sectional area is significantly larger than the throat area of the nozzle. Initially, the pressure in the nozzle and tube is high. To start the tunnel, the diaphragm is ruptured, e. g., by piercing it with a suitable cutting device, or opening the valve respectively. As always when a diaphragm ruptures, a shock wave propagates into the low pressure region (here the dump tank) and an expansion wave propagates into the high pressure region (here the nozzle and the long tube). As this unsteady expansion propagates through the long tube, it sets up a steady subsonic flow toward the nozzle, which is accelerated by the convergent divergent nozzle to a supersonic condition. The flow is steady until the expansion, having been reflected from the far end of the tube, arrives at the nozzle again. For practical reasons, flow times are about 100 milliseconds for most Ludwieg tubes. For many purposes, this flow duration is sufficient. However, by taking advantage of multiple quasi static flows between expansion wave reflections, experimentation times of up to 6 seconds can be achieved.
Тарих
Людвиг түтігі 1955 жылы Губерт Людвиг (1912-2000) тарапынан жоғары Рейнольдс санын төменгі операциялық шығындармен шығаруға қабілетті трансоникалық немесе үстінкү дыбыстық жел туннелінің жобасына арналған конкурсқа жауап ретінде ойлап табылды. Профессор Людвиг трансоникалық қанаттардың созылуының соққыға (drag) тигізетін үлкен әсерін эксперименттік тұрғыдан көрсетуге және түсіндіруге де жауапты болды (оның 1937 жылғы диссертациясы).
The Ludwieg tube was invented by Hubert Ludwieg (1912 2000) in 1955 in response to a competition for a transonic or supersonic wind tunnel design that would be capable of producing high Reynolds number at low operating cost. Professor Ludwieg was also responsible for the experimental demonstration and explanation of the large effect of sweep on the drag of transonic wings (his dissertation in 1937).