Prandtl-Glauert singularitet

Prandtl - Glauert -singulariteten er spådommen, implisitt i Prandtl -Glauert-liknelsen , om at et fly blir utsatt for uendelig trykk når det når lydhastigheten . Av denne grunn trodde man på begynnelsen av det tjuende århundre at lydmuren var uoverkommelig.

Termodynamiske effekter

Singulariteten er generelt akseptert som årsaken til den synlige skyen av kondens som ofte omgir et kjøretøy som reiser med transoniske hastigheter , selv om det gjenstår en del debatt. I øyeblikket med plutselig fall i atmosfærisk trykk etter at flyet passerer, dannes en "dampkjegle".

Disse kondensskyene var ofte synlige omtrent 25 til 33 sekunder etter starten av romfergen -romoppskytningssystemet , da flyet reiste med transonisk hastighet. Disse effektene er også synlige i opptakene fra noen kjernefysiske tester .

Siden varme ikke forlater luftmassen, er denne trykkendringen adiabatisk , med tilhørende temperaturendring. I fuktig luft kan temperaturfallet i den sjeldneste delen av sjokkbølgene (nær flyet) bringe temperaturen under sitt duggpunkt , og fuktigheten kondenserer og danner en synlig sky av dråper.mikroskopisk vann. Siden effekten av trykk reduseres ved utvidelse av bølgen (den samme effekten av trykk utvikles over en større radius), oppstår kondensering av dampen i et område med begrenset radius.

Effektene av Prandtl-Glauert-singulariteten kan lett observeres på fuktige dager selv med whiplash . En liten synlig sky produseres på det punktet hvor tuppen av pisken overskrider lydhastigheten.

Årsaker til funksjonshemming rundt Mach 1

Prandtl -Glauert-transformasjonen antar linearitet (dvs. en liten endring vil ha en liten effekt som er proporsjonal med størrelsen). Denne antagelsen blir unøyaktig ved høye Mach-tall og er fullstendig ugyldig på punkter der strømmen når supersoniske hastigheter, siden soniske sjokkbølger er øyeblikkelige (og derfor åpenbart ikke-lineære) endringer i strømmen. En av hypotesene i Prandtl-Glauert-transformasjonen er faktisk det tilnærmet konstante Mach-tallet gjennom strømmen, mens den økende helningen i transformasjonsgrafen indikerer at svært små endringer vil ha en veldig sterk effekt ved høyere Mach-tall, og dermed bryte forutsetningene, som forfalle fullstendig med lydens hastighet.

Dette betyr at singulariteten representert ved transformasjonen nær lydhastigheten ( M = 1 ) ikke faller innenfor gyldighetsområdet. De aerodynamiske kreftene er beregnet til å nærme seg uendelig ved Prandtl – Glauert-singulariteten ; i virkeligheten forsterker aerodynamiske og termodynamiske forstyrrelser sterkt nær lydhastigheten, men forblir begrenset, og unngår en singularitet. Prandtl – Glauert-transformasjonen er en linearisert tilnærming av den komprimerbare og usynlige potensielle fluksen; mens når den nærmer seg lydens hastighet, tar ikke-lineære fenomener over i flyten, som denne transformasjonen fullstendig ignorerer av hensyn til enkelheten.

Relaterte elementer

Andre prosjekter

Eksterne lenker