Küsimus:
Kokkusurutava gaasi rõhkude määramine
cKrug
2015-01-27 02:33:45 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kirjutasime sõbraga vedelike klassi töö, milles arutati kahuri ehitamise üksikasju (kuna need on seotud vedeliku dünaamikaga), mis suudaks praadida selle küpsetamiseks piisavalt kiiresti.

Avastasime kiiresti (kuid mitte piisavalt kiiresti, et meie teemat muuta), et meie artikkel oli natuke liiga ambitsioonikas kahe kahekümneaastase alaõpilase jaoks, kes läbisid sissejuhatava vedeliku mehaanika kursuse. Sellegipoolest võtsime ikkagi välja ballistikasimulaatori, kokaraamatu ja survekütte kalkulaatori ning andsime endast parima.

Üks probleem, mis meid kimbutas, oli gaasi kokkusurumine, mida me praadi käivitamiseks kasutasime. Valisime heeliumi, kuna see oli kõige vähem tihe gaas, mis tõenäoliselt leekidesse ei plahvataks (nagu vesinik).

Survekütte kalkulaatori abil leidsime praadi laskmiseks vajaliku kiiruse ja kasutasime Bernoulli võrrand, et leida rõhk, mida vajame meie valitud kiirusel käivitamiseks.

Küsimus, millega kokku puutusime, oli tihedus, sõltub rõhust, kuid vajame vajaliku rõhu arvutamiseks tihedust.

Kuidas saab ülaltoodud probleemile vastavat survet kindlaks teha? Kas see on lihtsalt mitu iteratsiooniringi, kuni leitakse vastuvõetav vastus?

Kas saaksite esitada rohkem kasutatud võrrandeid ja täpsustada, kus tihedus ja rõhk täpselt ilmnevad?
Neli vastused:
#1
+6
Subodh
2015-01-27 04:09:00 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Tõsiselt ?! : D

Otsitaval lahendusel on kaks osa.

A) Kuni praad on kahuris

B) praad lahkub kahurist, on õhus ja hakkab küpsetama

A) Sisemine ballistika:

Teil on tegemist kokkusurutava vooluga. ÄRGE KUNAGI kasutage lihtsat Bernaulli võrrandit väljaspool Machi nr. 0,3. Veenduge, et kasutate parandustermineid kuni Machi arvuni 0,7 ja pärast seda kasutage gaasidünaamika võrrandeid (vt John Andersoni kaasaegne tihendatav voog ).

See tähendab, et teie juhtum on sama mis õhkrelvadega. Pelleti asemel lasete pihve. Nii et kui teate koonu liikumiskiirust, saate oma kahuri kujundada, nagu on näidatud selles dokumendis. Nüüd on teie küsimus, kuidas saab selles artiklis mainitud $ P_0 $, eks? Selleks peate tegema vastupidised arvutused.

B) Praad lahkub kahurist

Eeldades, et soovite oma praadimaterjali (kuna harva pole see ilmselt soovitatav!), selgitage välja küpsetamise sise- ja pinnatemperatuurid. Ka toiduvalmistamiseks kuluv aeg. Sellel temperatuuril lendab teie praad tõenäoliselt ülehelikiirusel. Siis toimub praadi ees vibušokk. Võite selle ohutult lähendada tavalise šokina ja kasutada kogu šoki kogu temperatuuri suhte arvutamiseks normaalseid šoki suhteid. Nüüd saab $ T_ {01} $ atmosfääritemperatuuriks ja $ T_ {02} $ saab praadi pinna temperatuuriks (kasutades kogurõhu suhet ja gaasidünaamika suhteid). See annab teile vajaliku löögitugevuse ja seega ka lendava Machi numbri. Eeldades STP tingimusi merepinnal, leidke akustiline kiirus ja sellest ka praadi kiirus. Nüüd on see keskmine praadi kiirus. Kuid praadil on kogu aeg laine ja surve. Selle lohistuse arvutamiseks kasutage seda Stanfordi ülehelikiirusega tiibade lohistamise kalkulaatorit. Selles võtke kuvasuhe (AR) = 1, $ C_L = 0 $, pange prae pikkus ja selle paksus / pikkus t / c. Nii arvutage koonu kiirus, kasutades newtoni teist ja seejärel esimest seadust. Nüüd asendage see koonu kiirus eespool käsitletud punktis A.

See annab teile kambrisurve.

Samuti leidsin ühe aruande, milles käsitletakse vedruga relva sisemist ballistikat. Samuti on olemas Matlab-kood. Selle kasutamiseks võite saada autori loa.

Teine probleem on see, et kui kavatsete kasutada eelnevalt kokkusurutud pneumaatilist silindrit, langeb temperatuur paisumisel märkimisväärselt. Nii et leegid ei ole probleem, kuid gaasi kokkusurumisel selles balloonis hakkavad asjad soojenema, nii et heeliumi kasutamine on nutikas liikumine.

Teine võimalus selle harjutuse tegemiseks on kirjutada väike kood oma lemmikkeeles ja viige läbi need mainitud kordused. Kuid ärge kasutage Bernaulli võrrandit.

Parimat paberi jaoks.

Spekulatsioonid: kui teie hüpoteetiline praad lendab ülehelikiirusega mitu minutit õhus, sööb seda tõenäoliselt mõni koer sinust saja miili kaugusel!

Tervist!

Võtan selle vastusega üle, kuna keskmise haruldase või isegi haruldase praadi puhul pole midagi halba. Teisest küljest tuleks tõenäoliselt vältida jahvatatud liha kahurist väljatõmbamist ja selle küpsetamist kuni haruldaseni.
Rick, kuna me siin Indias praade ei söö (välja arvatud võib-olla Goa), on minu teadmised piiratud. Seetõttu lisasin sõna "ilmselt"! :)
Suurepärane vastus. Paber valmis poolteist aastat tagasi, ma olin lihtsalt uudishimulik, kuidas seda õigesti teha. Meie professor mõistis, et saime ennast üle pea ja andsime meile kõigi pingutuste eest A-numbri.
#2
+1
Trevor Archibald
2015-01-27 03:40:07 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ilma et te oma võrrandeid üksikasjalikumalt näeksite, tundub, et iteratsioon on teie vastus, kuna vedeliku mehaanikas pole see haruldane. Tehke haritud arvamus heeliumi tiheduse kohta ( Engineering Toolbox loetleb heeliumi tihedus STP-s $ \ rho = 0,1785 kg / m ^ 3 $ ja annab ka NTP tiheduseks $ \ rho = 0,1664kg / m ^ 3 $.) Kasutage neid väärtusi ligikaudse lähtepunktina, vastasel juhul võite leida ressursi, mis võimaldab teil täpsemalt määrata tiheduse antud rõhu- ja temperatuurinumbrite jaoks. Ühendage tiheduse väärtused, seejärel lahendage rõhu jaoks ja kasutage neid rõhunumbreid uute tiheduse väärtuste lahendamiseks ja vaadake, millise vea saate. Loodetavasti kitsendate pärast paari sellist kordust väiksema protsendini.

Siiski vihkan olla halbade uudiste kandja, kuid te pole te esimene proovida midagi sellist välja selgitada ja tundub, et teie probleem on alati teie vastu töötav terminalikiirus, hoolimata sellest, kui suure algkiiruse praadile annate. Ja mul on tunne, et kuigi Randall ei lähe sellesse eriti palju, siis kui te lähete piisavalt kiiresti selle küpsetamiseks enne, kui see aeglustub, lõhustate praad veiselihahautise tükkideks, mis ilmselt pole t soovitud tulemus, kuigi nad küpsevad nii kiiremini. [vajalik allikas]

#3
+1
George Herold
2015-01-27 09:07:59 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ma pole kindel, mida mõtlete kokkusurutava gaasi all, kuna kõik gaasid on kokkusurutavad.
Küsimusele vastamiseks peate ideaalse gaasi (mille ideaaliks ta võib-olla on ... kõige ideaalsem.) suudab rõhu ja tiheduse seostada ideaalse gaasiseaduse järgi.
Selle ma kirjutan kui

$$ PV = NkT $$

$ P $ on rõhk
$ V $ on maht
$ N $ on aatomite arv
$ k $ on Boltzmanni konstant
Ja $ T $ on temperatuur

Tiheduse saamiseks võtke heeliumi aatomi mass , korrutatakse arvuga $ n $ ja jagatakse helitugevusega.

* "Ma pole kindel, mida mõtlete kokkusurutava gaasi all, kuna kõik gaasid on kokkusurutavad." * Madala machi arvuga gaase võib ligikaudselt öelda kokkusurumatuteks.
#4
  0
Carlton
2018-08-18 00:10:55 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ma tean, et see on vana postitus, kuid on üsna lihtne viis määrata torust asjade käivitamiseks vajalik gaasirõhk.

Oletame isentroopilist laienemist, nii et avaldis $ \ frac {p} {p_0} = \ left (\ frac {V_0} {V} \ right) ^ \ gamma $ kehtib. Siin on $ p_0 $ ja $ V_0 $ esialgne rõhk ja maht mürsu taga, $ p $ ja $ V $ on rõhk ja maht pärast seda, kui mürsk on mõne summa liikunud, ja $ \ gamma $ on konkreetne soojusmahtuvuse suhe juhtgaasi (õhk = 1,4).

Integreerige nüüd mürsu rõhk torus kaetava mahu suhtes, et saada kineetiline energia väljumisel (st "PV" töö):

$$ KE = \ frac {1} {2} mv ^ 2 = \ int_ {V_0} ^ {V_e} p \ cdot dV $$

kus $ m $ on mürsu mass, $ v $ on väljumiskiirus ja $ V_e $ on mürsu taga olev gaasi maht just siis, kui see väljub. Asendage nüüd isentroopiline võrrand integraaliga ja lahendage see:

$$ \ frac {1} {2} mv ^ 2 = \ int_ {V_0} ^ {V_e} p_0 \ cdot \ left (\ frac {V_0} {V} \ right) ^ \ gamma dV $$$$ = p_0 V_0 ^ \ gamma \ int_ {V_0} ^ {V_e} \ frac {dV} {V ^ {\ gamma}} $$$$ = \ frac {p_0 V_0 ^ \ gamma} {1- \ gamma} \ vasakule (V_ {e} ^ {1- \ gamma} - V_ {0} ^ {1- \ gamma} \ paremale) $$

Siis saate lihtsalt ühendada kõige muu väärtused ja lahendada $ p_0 $.



See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...