Was ist das "Kompressionsverhältnis" von Luft, die auf die Nase trifft?

Entschuldigung, aber ich weiß nicht, wie ich diese Frage richtig formulieren soll. Ich möchte wissen, wie viel Kompression entsteht, wenn Luft auf die Nase eines Flugzeugs trifft.

Ich interessiere mich für die traditionellen Verkehrsflugzeuge (Mach 0,85, stumpfe Nase, wie B747 oder A320) sowie für Überschallflugzeuge wie Concorde und sogar Mig-31.

Gibt es dafür eine Gleichung? Vermutlich mit Querschnittsfläche und einer Art Formwiderstandsbeiwert. Ich suche nach einer Dichte- und/oder Druckänderung.

Ich möchte wissen, ob dies von Bedeutung ist, zum Beispiel, ob das Flugzeug tatsächlich viel zusätzliche Arbeit leisten muss, um die größere Dichte in der Nasenluft zu überwinden. Aber es gibt tatsächlich mehrere Gründe. Ich möchte berechnen, wie viel Wärme bei der adiabatischen Kompression entsteht, was mich darüber informiert, ob für ein bestimmtes Material eine Art aktive Kühlung erforderlich ist. Ich möchte wissen, ob die erhöhte Dichte der Nasenluft tatsächlich die allgemeine Widerstandsgleichung ändert, z. B. wenn Sie bei der Berechnung des Rumpfwiderstands einen höheren Dichtewert eingeben müssen. Ich möchte wissen, welchen möglichen Schub Sie durch den "Staueffekt" erhalten können, z. B. von einem Staustrahl.

In dieser Frage frage ich wirklich nur nach dem Kompressionsverhältnis ... oder der Änderung der Dichte oder der Änderung des Drucks ... Entschuldigung, ich weiß nicht, welches genauer ist. Wenn ich nur das habe, dann denke ich, dass ich den Rest mit anderen Gleichungen beantworten kann, die ich kenne.

Ich wollte mich erklären, falls dies zu breit oder zu xyz erscheint, tut mir leid, ich kann mich auch nicht an diesen Begriff erinnern. Hoffentlich kennt jemand eine Gleichung, die dies beantworten kann. Gleichungen liefern harte Zahlen, daher sind sie immer besser als relative Adjektive wie "größer", "vernachlässigbar" usw.

Wenn jemand Tags vorschlagen kann, tun Sie dies bitte. Kann mir nichts besseres vorstellen als "ziehen".

Der Druck auf der Nase (oder im Pitot) wird als Gesamtdruck bezeichnet und umfasst den Druck aufgrund der Geschwindigkeit und des statischen Drucks. Das Kompressionsverhältnis ist das Verhältnis zwischen diesem Gesamtdruck und dem statischen Druck. Unterschall- und Überschallgeschwindigkeiten haben unterschiedliche Wirkungen. Siehe dieses Dokument , das ziemlich vollständig ist.

Antworten (2)

Ich denke, was Sie suchen, wird als Stagnationsdruck bezeichnet. Dies ist der Druckanstieg, der in einem bestimmten Luftpaket auftritt, wenn die gesamte mit der Geschwindigkeit dieses Pakets verbundene kinetische Energie ohne Verluste in potenzielle Energie (gespeicherte Arbeit) der Kompression umgewandelt würde das ideale Gasgesetz. Die Gleichung für den Staudruck lautet

P Stagnation P statisch = ( 1 + γ − 1 2 × M 2 ) ( γ γ − 1 )

Wo γ ist das Verhältnis der spezifischen Wärmen für Luft und M ist die Machzahl.

Damit ist die Frage nicht beantwortet. Um einen Autor zu kritisieren oder um Klärung zu bitten, hinterlassen Sie einen Kommentar unter seinem Beitrag. - Aus Bewertung
bearbeitet, um Gleichung einzuschließen. -NN
OP hat keinen Staudruck in einem Motor angegeben.
Ich interessiere mich für Luft, die auf die Vorderkante eines Objekts trifft, z. B. die Nase oder die Flügelkante. Ich sehe jedoch nicht, wie ich die Gleichung verwenden soll, da sie keine Querschnittsfläche oder keinen Luftwiderstandsbeiwert hat. Die Nase einer B747 hat doch sicher mehr Staudruck als die Nase eines winzigen Businessjets bei gleicher Geschwindigkeit? Ebenso für die Vorderkante eines Flügels gegenüber der großen Nase. Ohne Querschnittsfläche sehe ich nicht, wie es vertrauenswürdig sein kann. Vielleicht ist Staudruck doch nicht das Richtige?
Außerdem war die bearbeitete Gleichung falsch. Exp bedeutet 10 hoch, aber was Wikipedia auf seiner Seite für Stagnationsdruck sagt, zeigt nur einen einfachen Exponenten. Habe es bearbeitet.
@ DrZ214 Sieht aus, als suchst du dann nach einer Widerstandskraft.
@Koyovis Nein, das ist eine Kraft. Was ich will, ist eine Druckänderung oder Dichteänderung, aber es hängt offensichtlich stark mit dem Luftwiderstand zusammen. Vielleicht denke ich an eine Art kumulative oder durchschnittliche Druckänderung für die gesamte führende Luft, da der Stagnationsdruck anscheinend nur den Druck an einem einzigen Punkt misst.
@ DrZ214: Stagnationsdruck kann nur an einem Punkt festgestellt werden (offensichtlich am Stagnationspunkt), sodass es keinen Bereich gibt, auf den er wirkt. Der Druck fällt ab, wenn Sie sich vom Staupunkt entfernen, sodass Sie in Wirklichkeit mit einem Druckgradienten integrieren müssen, wenn Sie den Luftwiderstand an der Flugzeugnase berechnen. Aber der Staudruck ist real: Er begrenzt die Höchstgeschwindigkeit von Luftschiffen auf den Punkt, an dem der Innendruck dem Staudruck entspricht oder sich die Nase des Luftschiffs verformt.
@DrZ214 Der Stagnationsdruck ist der maximale Druck auf ein sich bewegendes stumpfes Objekt. Es ist im Grunde der (unendlich kleine) Punkt, an dem die Luft nicht "weiß", ob sie links oder rechts um das stumpfe Objekt herumgehen soll, also komprimiert sie sich stattdessen. Der Rest der Luft hat einen niedrigeren Druck (intuitiv, weil sie einen Teil ihrer kinetischen Energie in seitliche kinetische Energie anstelle von potentieller Druckenergie umwandeln kann). Wie schnell der Druck von diesem Punkt weg abfällt, hängt natürlich von allen von Ihnen genannten Faktoren ab.
@ DrZ214 Sie möchten also quantifizieren, was mit der Luft vor einem Körper passiert, der einem Luftstrom ausgesetzt ist, richtig? Wie viel Energie kostet es, aus dem Weg zu gehen?
@Koyovis Nein, ich suche nach einer Druckänderung oder Dichteänderung. Vielleicht kann danach Energie berechnet werden? Oder daraus? Ich weiß nicht. Wenn Sie eine Gleichung kennen, die Energie zusammen mit einem dieser Dinge beinhaltet, posten Sie sie und sie sollte für die Variable, an der ich interessiert bin, lösbar sein. Das Problem mit der Stagnationsdruckgleichung ist, dass sie nur an einem Punkt liegt. Wie Peter Kampf sagte, kann man es mit einem Druckgradienten machen und ihn dann integrieren. Vielleicht gibt es eine Gleichung für einen Druckgradienten, aber ich weiß es nicht.
@PeterKämpf Gibt es eine Gleichung für den Druckgradienten über einer Oberfläche bei einer bestimmten Fluggeschwindigkeit v und einer Querschnittsfläche A? Idealerweise ein Rotationskörper wie eine Kugel, ein Sears-Haack, ein Ellipsoid usw. Ich hatte gehofft, dass nur die CD-Nummer ausreichen würde, aber wenn es nicht so einfach ist, na ja. Aber wenn es eine Gleichung für den Gradienten gibt, dann kann ich sie definitiv so oder so integrieren. Es ist in Ordnung, wenn es unterschiedliche Gleichungen für unterschiedliche Formen gibt.
@ DrZ214 Was Sie fragen, ist im Wesentlichen eine Lösung für das Druckfeld, das in analytischer Form nur für bestimmte Fälle wie den potenziellen Fluss existiert.

Die einfache Antwort für Unterschallflugzeuge ist Null. Luft wird nicht wesentlich komprimiert, bis sich Stoßwellen zu bilden beginnen.

Der Druck ändert sich mit der Geschwindigkeit (gemäß dem Bernoulli-Prinzip), aber die Dichte kann als konstant behandelt werden.

Was ist das "Kompressionsverhältnis" von Luft, die auf die Nase trifft?
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