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超音速的玩具

 火.. [復制鏈接]
1#
發(fā)表于 2014-3-9 20:01:53 | 只看該作者 |只看大圖 |倒序瀏覽 |閱讀模式
今天看到有個帖子《每秒490米的后果》http://bbs.cmiw.cn/forum.php?mod=viewthread&tid=351745，講解的人提到一個噴管的截面，想起10年前我的師兄們玩過的一個東西——拉法爾管。5 K7 B; R* z8 y* |6 [. a" f( u

8 B% q2 I# U  k$ r% O& l. e) V當年為了把成打的皮球吹跑，需要用風扇吹，但皮球多了聚在一起的時候，大功率航模風扇也效果欠佳。后來就有人想到用氣動。普通空壓機通常能夠打到1~1.5Mpa。用來吹氣，效果很差，猶如放了個大響屁，僅一下，就蔫了。' M& G: Y  P( \' d  A5 r$ C
5 c  R$ I) w4 b5 `0 E
后來改進到用高壓氣體，打到12Mpa。這種壓力就需要到專門的工廠去充氣了，每次充氣是要給錢的。# m* [5 J4 m& _5 M

5 H& J) l: j1 u+ w: `: v玩這種高壓氣體，市面上的普通氣閥就都不行了，得用專門的球閥。記得聽說當時是買的德國的球閥。為了瞬間打開球閥，而且是在電控情況下，需要給球閥安裝上另一套氣路，用氣缸來掰開球閥。& Z) h3 t% L  S' W
: L: v- t- q  \' U' Y$ c- p* T
即便這樣，由于對氣嘴的形狀沒有認識，最初覺得越細越好，做了實驗，效果不理想。后來請專家計算，這個專家就是當時機械學院的院長。院長用一周左右的時間，計算除了一個適合當時的壓力和使用環(huán)境的噴口，就是附件中的那個噴嘴了。學名叫拉法爾管。記得我后來去找他請教這個問題的時候，他說我們熱工書本上有。只是我們現(xiàn)在熱工課時太少，大家如果只關注考試的“重點”就不會了解這個好玩的東西。類似原理的東西，反過來思考用在汽車上，可以減小風阻，好處多多。
, v( P# l' o- q$ i. H* m( y
/ `# d' B! _1 p0 V* l: B+ K+ a! p這東西不好做，管內最細的地方直徑僅2.6mm。當年我也讓我父親嘗試做過，只能磨仿形刀，磨不好，就搞斷了。后來再北京找了個N級車工，那老師傅NB，磨了數(shù)把仿形刀，愣是直接掏出來了。* ^4 `8 \/ Z1 q5 R9 f

5 p- Q2 d6 E  T( ^$ Z2 y這玩意最后使用的效果是驚人的，理論上氣體出口速度高達560m/s，現(xiàn)場發(fā)出飛機發(fā)動機一樣尖銳的嘯叫聲。可以把10個120g，150mm直徑的玩具皮球一起吹飛14.14米以外的地方。& {3 ^2 v3 m9 j# K2 d) `

6 c# x! ^$ v6 y( P& J$ B后來這項技術被認為“危險”，哈哈。我收藏了一個，如附件了。有時候想，為啥國內技術落后？領導感覺危險就給你禁止掉了……
3 ?$ @0 h9 z( T/ X1 E/ N" W6 ]
' [& e3 e% Z' a9 h& o最近看技術論壇，有種感覺是理論派的專家和實踐派的師傅有點互輕。
; F8 m/ Q( f0 Q7 i) B! a
! I: W0 V- z- W5 R其實工業(yè)是一個完整的鏈條，專家的理論，師傅的經(jīng)驗都不可或缺。沒有專家，就不會有人算出拉法爾管的尺寸，甚至連有這東西都不知道，更不用說叫什么名字；沒有那種N級車工師傅，那玩意就只能是一張理論圖紙。5 B3 f2 h' y# S2 W% G

拉法爾管.jpg (60.63 KB, 下載次數(shù): 81)

拉法爾管.jpg

拉法爾管原理.jpg (16.38 KB, 下載次數(shù): 94)

拉法爾管原理.jpg

高壓氣流管路.JPG (9.55 KB, 下載次數(shù): 76)

高壓氣流管路.JPG

點評

十年前玩的東西了，現(xiàn)在市面上有什么樣的不知道了  發(fā)表于 2014-3-11 20:24
能夠使用于10MPa以上的氣動球閥市場上已經(jīng)有國產(chǎn)品供應，質量過得去。  發(fā)表于 2014-3-11 08:12
一直對噴管圖紙比較感興趣。  發(fā)表于 2014-3-9 22:29

評分

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zerowing + 1
LIAOYAO + 1 .。
神仙老虎狗 + 1 娓娓道來，真心精彩~
逍遙處士 + 1

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2#
發(fā)表于 2014-3-9 21:02:58 | 只看該作者
鄙人研究火切機的割嘴時，研究過一段時間的拉瓦爾噴管。其中要研究伯努利方程，和空氣擾動的傳播速度（音速），最終通過解微分方程，得出普通方程，不過都忘了。  W$ J9 A/ K$ j1 j- a' ]
# h" ], D* Z- ~( v
只記得查找過一篇論文，說小直徑的噴管制作方法，就是先用鋁合金車出一個噴管管道的形狀，然后好像拿去電鍍，什么陽極電解陰極電解的，在表面鍍上厚厚一層金屬“鉻”，有幾毫米厚吧。然后熔掉里面的鋁，噴管管道就形成了。這樣制作，比掏里面的小孔要容易些，也能制作得很精密。2 ]) Y' C6 j/ s; M
0 s  l, L; i5 p( t* [& E" k- H4 Q
不得不說，西學的代數(shù)工具是很有威力的。不過我始終沒有想明白，為什么在噴管的出口段，管道是擴張的，但氣流速度卻是增加的，從音速增加到超音速。與常識相背，難以理解……

點評

害怕大俠見多識廣，果然是電鑄！不過鑄的是直接是金屬鉻卻是沒錯的，當時還特別留意了一下。  發(fā)表于 2014-3-11 08:48
所說制作方法應為電鑄。不過電鑄的金屬通常有銅、鎳和鐵3種,有時也用金、銀、鉑鎳-鈷、鈷-鎢等合金，但以鎳的電鑄應用最廣。鍍鉻常用于表面增硬而非電鑄。  發(fā)表于 2014-3-11 07:41
而同時，截面積的增量是一個小值，變化率最多兩個量級，因此，在氣態(tài)平衡下，速度會被急劇放大。  發(fā)表于 2014-3-10 22:16
高速氣流的噴射作用（攜帶作用）在最初形成的時候會使得噴口擴形段的空氣被帶走，形成局部類真空，然后才形成擴散。于是在噴口的擴形之初，就會出現(xiàn)壓力從一個極大值突變?yōu)榻?值。  發(fā)表于 2014-3-10 22:15
噴氣發(fā)動機也是醬紫的  發(fā)表于 2014-3-10 11:16
鍍，確實是個好方法。那年看深孔鉆里面的水孔怎么弄的，也想不明白。  發(fā)表于 2014-3-9 21:24

評分

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神仙老虎狗 + 1 窮究格致，深入淺出，向逍遙兄學習~

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3#
發(fā)表于 2014-3-9 22:21:02 | 只看該作者
長見識了，好
4#
發(fā)表于 2014-3-9 23:55:10 | 只看該作者
逍遙處士 發(fā)表于 2014-3-9 21:02 5 F& }$ M$ g6 W! ?, {8 G
鄙人研究火切機的割嘴時，研究過一段時間的拉瓦爾噴管。其中要研究伯努利方程，和空氣擾動的傳播速度（音速 ...
/ [' G1 C1 J. G: t$ y
回帖也精彩，受教了~
5#
發(fā)表于 2014-3-10 07:15:53 | 只看該作者
要這么說，樓主屬于“理論派”。“實踐派”就會知道那東西在大量的場合應用，還會知道那東西如何加工。* w) `. w/ v# k* E. u# t
還有渦流管這種東西，通壓縮空氣，一頭出冷風，一頭出熱風。

點評

慚愧，兩派都沾不上。說理論我只知道短進長出，不知道最有的截面曲線方程，最理想的長短比例；論制造我除了知道可以車或者擠之外確實不知道電鑄之類其他加工制造方式  發(fā)表于 2014-3-11 20:28
從前我以為理論高過現(xiàn)實，現(xiàn)在我覺得現(xiàn)實是理論產(chǎn)生的土壤。就像網(wǎng)上說高歌的真空能等東西，太令人不可思議了……不可思議的，不一定不科學。  發(fā)表于 2014-3-10 11:01
這個現(xiàn)象是100年前偶然發(fā)現(xiàn)的。  發(fā)表于 2014-3-10 10:55
但效果并不是很穩(wěn)定，和氣壓有關系。我用過，來冷卻刀具。  發(fā)表于 2014-3-10 10:52
又百度了一下原理，常溫的壓縮空氣從橫孔進入此管，就像從笛子的吹孔進入，然后一頭出冷風，一頭出熱風，里面完全沒有任何加熱和制冷元件……真的神奇！  發(fā)表于 2014-3-10 09:07
百度了一下渦流管……這東西很神奇！剛好有個試塊，背面需要熱風冷卻，稍后正反兩面都需要冷風冷卻。似乎用一個渦流管就解決了，就不用馬弗爐來加熱空氣了。  發(fā)表于 2014-3-10 08:59

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6#
發(fā)表于 2014-3-10 08:24:10 | 只看該作者
漲姿勢了
7#
發(fā)表于 2014-3-10 08:32:52 | 只看該作者
謝謝樓上諸位的帖子,學習了
8#
發(fā)表于 2014-3-10 08:57:39 | 只看該作者
長見識了
9#
發(fā)表于 2014-3-10 10:01:47 | 只看該作者
逍遙處士 發(fā)表于 2014-3-9 21:02 2 r* m8 [3 J. L  @3 `3 z
鄙人研究火切機的割嘴時，研究過一段時間的拉瓦爾噴管。其中要研究伯努利方程，和空氣擾動的傳播速度（音速 ...

- S4 \, R9 u4 p1 f以前看超音速飛機時說過，復制個解釋你看看。
3 V. h) e! T* F% [: W! @對于亞音速氣流，當管道收縮時，氣流速度增加。超音速氣流正相反，若管道收縮，會引起氣體密度劇烈增加，反而使氣流速度降低。而擴張管道則使氣流速度增加。因此，在用收斂噴管將亞音速氣流加速至音速時，管道應變?yōu)閿U展的，才能使音速氣流進一步加速為超音速氣流。

點評

先用收斂管道將流速升為亞音速，由于管道收縮引起氣體密度增加，再用擴張管道，因為氣壓還是大于外界氣壓，所以氣流接著加速至超音速。至于小截面的效果，我沒有研究到那么深，你給大伙詳細講講，我們學習一下。  發(fā)表于 2014-3-11 08:05
回zerowing，如果大俠是指我的話那實在不敢當。我不是流體力學專業(yè)，我的專業(yè)是自動化，因為感興趣就看了一點，說的不對你就幫忙解釋一下。關于氣流如何從亞到超，最后一句話說了，字數(shù)不夠了接著說。  發(fā)表于 2014-3-11 08:00
大俠沒有解釋一個問題，那就是氣流如何從亞到超的。超流不僅是管道變化有影響，一個小截面都會引發(fā)巨變，激波就是這么形成的。  發(fā)表于 2014-3-10 22:20
我對很多東西感興趣，所以隨便看了一點，所以就說了一點。 超音速噴涂的書從來沒接觸過，等了解一下。  發(fā)表于 2014-3-10 11:00
在超音速噴涂的書里面有詳細的講解。應用很久了。  發(fā)表于 2014-3-10 10:54
10#
發(fā)表于 2014-3-10 11:13:37 | 只看該作者
深刻的理論下面還有這么多神奇好玩的東東。。。
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