Transiente kompressible Strömung in einem Stoßrohr

Analysemerkmale

• Transiente Strömung
• Zweidimensionale axialsymmetrische interne Strömung
• Turbulent
• Kompressibel
• Nicht adiabatisch

Verweis

Saad, M.A., “Compressible Fluid Flow, 2nd edition,” Prentice-Hall, New Jersey,1993.

Problembeschreibung

Kompressible Strömung in einem Stoßrohr ist ein klassisches Problem der Gasdynamik. Für ideale Strömung (ohne Reibung) können die normalen Stoßbeziehungen verwendet werden, um die Stoßgeschwindigkeit und die Bedingungen stromabwärts zu ermitteln.

Bei dieser Überprüfung wird ein Stoßrohr von 10 Meter Länge und einem Durchmesser von 0.2 m mit einem anfänglichen statischen Druck von 3:2 modelliert. Die Anfangsbedingung für den Druck simuliert die trennende Membran in einem realen Stoßrohr. Sobald die Membran platzt, expandiert der Bereich mit höherem Druck in den Bereich mit geringerem Druck, und ein normaler Verdichtungsstoß bewegt sich mit Überschallgeschwindigkeit durch das Rohr. Der Verdichtungsstoß wird durch das mit der Anfangsbedingung gegebene Druckverhältnis an der Membran bestimmt.

Geometrie und Randbedingungen

Anfangsbedingungen:

• Hoher Druck = 44.1 psi, 300 K
• Niedriger Druck = 29.4 psi, 300 k

Randbedingungen:

• Gleitwände
• Linke Kante - 44.1 psi, 300 K
• Rechte Kante - 29.4 psi, 300 K

Ergebnisse

Die folgenden Abbildungen zeigen die Szenarios vor (oben) und nach (unten) dem Platzen der Membran.