حداکثر فشار دینامیکی موشک چیست؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

حداکثر فشار دینامیکی موشک چیست؟

پست توسط rohamavation »

خاصیت مهم هر گاز فشار آن است. از آنجا که درک اینکه فشار چیست و چگونه کار میکنه برای درک موشک بسیار اساسیه
دو راه برای بررسی فشار وجود داره: (1) عمل در مقیاس کوچک تک تک مولکول‌های هوا یا (2) عمل مقیاس بزرگ تعداد زیادی مولکول. در مقیاس کوچک بر اساس نظریه جنبشی گازهامیدونین یک گاز از تعداد زیادی مولکول تشکیل شده که نسبت به فاصله بین مولکول ها بسیار کوچکن. مولکول های گاز در حرکت ثابت و تصادفی اند و اغلب با یکدیگر و با دیواره های هر ظرفی برخورد می کنن. در هنگام برخورد با دیواره ها، تغییر در سرعت و در نتیجه تغییر در تکانه مولکول ها وجود داره. تغییر در تکانه نیرویی بر روی دیوارها ایجاد میکنن که مربوط به فشار گاز است. فشار گاز اندازه گیری میانگین تکانه خطی مولکول های متحرک گاز است. در مقیاس بزرگ، فشار گاز یک متغیر حالت است، مانند دما و چگالی. تغییر فشار در طول هر فرآیندی توسط قوانین ترمودینامیک کنترل می شود. اگرچه فشار به خودی خود یک کمیت اسکالر است، اما می‌توان نیروی فشار را برابر فشار (نیرو/مساحت) ضربدر سطح در جهت عمود بر سطح تعریفمیشه. اگر گاز ساکن باشد و جریان نداشته باشد، فشار اندازه گیری شده در همه جهات یکسانه. اما اگر گاز در حال حرکت باشه فشار اندازه گیری شده به جهت حرکت بستگی داره. این منجر به تعریف فشار دینامیکی میشه راحته نه .حداکثر q یا شرایط فشار دینامیکی حداکثر نقطه ای است که پرواز اتمسفر یک وسیله نقلیه هوافضا به حداکثر اختلاف بین فشار کل دینامیک سیال و فشار استاتیکی محیط میرسه. برای یک هواپیما، این در حداکثر سرعت در حداقل ارتفاع گوشه پرواز رخ می ده. برای پرتاب وسیله نقلیه فضایی، این در نقطه تقاطع بین فشار دینامیکی افزایش با سرعت و کاهش فشار استاتیک با افزایش ارتفاع رخمیده. این یک عامل مهم طراحی وسایل نقلیه هوافضا هست زیرا بار ساختاری آیرودینامیکی روی وسیله نقلیه متناسب با فشار دینامیکیه فشار دینامیکی
فشار دینامیکی q در دینامیک سیال تراکم ناپذیر به صورت تعریف می شود
${\displaystyle q={\tfrac {1}{2}}\,\rho \,v^{2},}$
که ρ چگالی هوای محلی است و v سرعت وسیله نقلیه که. فشار دینامیکی را می توان به عنوان چگالی انرژی جنبشی هوا نسبت به وسیله نقلیه در نظر گرفت و برای جریان تراکم ناپذیر برابره با اختلاف بین فشار کل و فشار استاتیک. این کمیت به طور مشخص در معادلات بالابر و کشیدن ظاهر میشن
برای خودرویی که با سرعت 56 مایل در ساعت (90 کیلومتر در ساعت) در سطح دریا حرکت میکنه (که در آن چگالی هوا حدود 0.0765 پوند بر فوت مکعب (1.225 کیلوگرم بر متر مکعب) است، فشار دینامیکی روی جلوی خودرو 0.0555 پوند بر اینچ مربع (383 Pa)، حدود 0.38٪ از فشار استاتیک (14.696 پوند بر اینچ مربع (101،330 Pa) در سطح دریا است.
برای یک هواپیمای مسافربری که با سرعت 755 فوت در ثانیه (828 کیلومتر بر ساعت) در ارتفاع 33000 فوت (10 کیلومتر) حرکت میکنه (که در آن چگالی هوا حدود 0.0258 پوند بر فوت مکعب (0.413 کیلوگرم بر متر مکعب) است)، فشار دینامیکی روی جلوی هواپیما 1.586 پوند بر اینچ مربع (10940 Pa) است که حدود 41 درصد فشار استاتیکی (3.84 پوند بر اینچ مربع (26500 Pa) است.
برای پرتاب یک وسیله نقلیه فضایی از زمین، فشار دینامیکی عبارت است از:
زمانی که چگالی هوا ρ زیاد است اما سرعت خودرو v = 0 صفر است
در خارج از جو صفر است، جایی که سرعت v زیاد است، اما چگالی هوا ρ = 0 است
با توجه به مقادیر بالا همیشه غیر منفیه
در حین پرتاب، سرعت وسیله نقلیه افزایش می‌یابد اما با بالا آمدن خودرو، چگالی هوا کاهش می‌یابد. بنابراین، (با قضیه رول) نقطه ای وجود داره که فشار دینامیکی حداکثره.
به عبارت دیگر، قبل از رسیدن به max q، افزایش فشار دینامیکی ناشی از افزایش سرعت بیشتر از کاهش فشار دینامیکی ناشی از کاهش چگالی هواست به طوری که فشار دینامیکی خالص (انرژی جنبشی متضاد) وارد بر کشتی همچنان افزایش می‌یابد. پس از گذراندن max q برعکس آن صادق است. با کاهش چگالی هوا با افزایش ارتفاع، فشار دینامیکی خالصی که بر روی کشتی وارد می‌شود، سریع‌تر از افزایش سرعت کاهش می‌یابد و در نهایت با صفر شدن چگالی هوا به صفر می‌رسد.
این مقدار قابل توجه است زیرا یکی از محدودیت هایی است که بار ساختاری را که خودرو باید تحمل کند را تعیین میکنه. برای بسیاری از وسایل نقلیه، اگر با دریچه گاز پرتاب شوند، نیروهای آیرودینامیکی بالاتر از آن چیزی است که می توانند تحمل کنند. به همین دلیل، آنها اغلب قبل از نزدیک شدن به max q پایین می آیند و پس از آن به عقب بر می گردن تا سرعت و در نتیجه حداکثر فشار دینامیکی که در طول پرواز با آن مواجه می شود کاهش یابه.
مثال هامعادله درگ
$F_D = \frac{1}{2} \rho v^2 C_D A$
کشیدن $\frac{1}{2} \rho v^2$ را نشان می دهد
وابستگی که شما به آن اشاره می کنید،در مورد فشار دینامیکی یا "Q":
حداکثر Q به سادگی حداکثر فشار دینامیکی جریان خارجی،$\frac{1}{2} \rho v^2$ است
. به جز سرعت خودرو نسبت به مایع دست نخورده ربطی به خودرو نداره
پاسخ سوال شما در پاسخ اینهاست. تعریف Q به هیچ وجه به بدنه یا ویژگی های آیرودینامیکی آن مربوط نمیشه در حالی که درگ به ویژگی های آیرودینامیکی مربوط می شود!
این ضریب درگ یا سی دی است
که متفاوت است، ضریب درگ.
سی دی c_dچیست؟
دقیقا؟ این در واقع فقط مکانی است برای قرار دادن تمام متغیرها در کشش یک شیء دنیای واقعی یعنی نسبت دنیای واقعی (اندازه گیری شده یا شبیه سازی عددی) به $\frac{1}{2} \rho v^2$است.
:$C_D = \frac{F_D \ \text{ measured or simulated}}{\frac{1}{2} \rho v^2 A}.$اندازه گیری یا شبیه سازی شده است.
اگر $C_D$ پس از آن هر دو FD ثابت بودند و حداکثر زمانی که $\frac{1}{2} \rho v^2$ هست
به حداکثر رسیده است، اما با توجه به واقعیت های آیرودینامیک $C_D ^ بسیار متفاوته
تصویر

ارسال پست