Rechner für schräge Verdichtungsstöße

Ein schräger Verdichtungsstoß entsteht, wenn eine Überschallströmung durch eine Kompressionsecke, einen Keil oder eine ähnliche Oberfläche nach innen umgelenkt wird. Anders als beim senkrechten Stoß steht die Front schräg zur Anströmung. Im idealen reibungsfreien Modell erfährt die normale Geschwindigkeitskomponente die Änderungen eines senkrechten Stoßes, während die tangentiale unverändert bleibt. Der Rechner löst die Theta-Beta-M-Beziehung für den schwachen anliegenden Stoß und bestimmt den nachgelagerten Zustand mit den Gleichungen des senkrechten Stoßes für ein ideales Gas. Die drei Eingaben beschreiben Anströmung und Geometrie. Die Machzahl muss größer als eins sein, da ein stationärer Stoß Überschallströmung benötigt. Der Umlenkwinkel beschreibt die Richtungsänderung durch die Oberfläche. Das Wärmekapazitätsverhältnis Gamma kennzeichnet das Gas; 1.4 ist eine übliche Näherung für trockene Luft bei normalen Temperaturen. Der numerische Löser sucht oberhalb des Machwinkels die erste gültige Nullstelle. Sie entspricht der schwachen Lösung, die meist entsteht, wenn sich die Strömung ohne erzwungenen starken Stoß anpassen kann. Druck-, Dichte- und Temperaturverhältnisse vergleichen den Zustand hinter dem Stoß mit dem davor und sind dimensionslos. Ein Druckverhältnis von 2 bedeutet eine Verdopplung des statischen Drucks. Die Machzahl hinter dem Stoß wird aus ihrer Normalkomponente und dem Winkel zwischen Stoß und umgelenkter Strömung rekonstruiert. Die Entropie steigt, der Totaldruck sinkt und die Strömung wird langsamer, auch wenn die gesamte nachgelagerte Machzahl weiterhin im Überschallbereich liegt. Ein größerer Keilwinkel verstärkt diese Änderungen meist, bis die maximal mögliche Umlenkung für einen anliegenden Stoß überschritten ist. Die Gleichungen setzen stationäre, zweidimensionale, adiabatische und reibungsfreie Strömung eines kalorisch idealen Gases mit konstantem Gamma voraus. Grenzschichten, chemische Reaktionen, Hochtemperaturdissoziation, dreidimensionale Effekte und gekrümmte Stoßfronten werden nicht erfasst. Nahe der Anliegegrenze können kleine Eingabeänderungen große Unterschiede verursachen; reale Stöße können sich vor dem Körper ablösen. Nutzen Sie das Werkzeug für Lehrveranstaltungen, vorläufige Düsen- und Einlaufstudien sowie schnelle aerodynamische Abschätzungen. Detaillierte Fahrzeugauslegung erfordert validierte Software für kompressible Strömungen, geeignete Gasmodelle und experimentelle Belege.