Engineering
Cylinder pneumatyczny
Przesuwaj wózek sprężonym powietrzem i patrz, jak dwie komory napełniają się i opróżniają przez krytyczne kryzy: dławik na dopływie zostawia tłok na miękkiej poduszce, dławik na wylocie trzyma go sztywno między dwoma wysokimi ciśnieniami. Zamknij oba przyłącza, a powstaje sprężyna gazowa, której częstość ustala uwięzione powietrze; porównaj komorę ściskaną adiabatycznie z komorą o temperaturze ścianki.
Co się dzieje
Cylinder 40 mm z tłoczyskiem 16 mm pcha wózek 5 kg po skoku 300 mm z zasilania 6 bar. Każda komora ma własną masę i temperaturę: powietrze wchodzi i wychodzi przez kryzy z funkcją przepływu Saint-Venanta i Wantzela, krytyczną poniżej stosunku ciśnień 0,528, a bilans energii d(m·c_v·T) = c_p·T_in·G_in − c_p·T·G_out − p·dV + h·A·(T_w − T) czyni komorę adiabatyczną bez wymiany ciepła i izotermiczną przy dużej. Dławik stoi na dopływie (meter-in) albo na wylocie (meter-out); przy zamkniętych przyłączach uwięzione powietrze jest sprężyną o sztywności γ·p·A²/V. RK4 z krokiem 10 μs; pobrane, wypuszczone i zassane powietrze jest księgowane tak, że bilans masy się domyka.
Co wypróbować
Wysuń z dławikiem na dopływie, potem na wylocie, i porównaj ciśnienia komór; zamknij oba przyłącza w połowie skoku i patrz, jak wózek kołysze się na sprężynie gazowej; wyzeruj wymianę ciepła i odczytaj nagrzanie od ściskania.
Model i jego ograniczenia
Gaz doskonały o stałych ciepłach właściwych, kryzy ze stałym współczynnikiem przepływu, jednorodna temperatura komory, stała temperatura ścianki; tarcie wygładzone na 1 mm/s. To nie narzędzie doboru.
Równania modułu
Równania G = C_d·A·p_u·√(γ/(R·T_u))·(2/(γ+1))^((γ+1)/(2(γ−1))), r ≤ 0.528 G = C_d·A·p_u·√(2γ/((γ−1)·R·T_u))·√(r^(2/γ) − r^((γ+1)/γ)) d(m·c_v·T)/dt = c_p·T_in·G_in − c_p·T·G_out − p·dV/dt + h·A·(T_w − T) ω² = γ·(p_A·A_p²/V_A + p_B·A_r²/V_B)/m
