Gasdynamische Berechnung der Trenndüsenentmischung

Abstract

In einer expandierenden überschallströmung tritt eine teilweise räumliche Entmischung verschieden schwerer Gase ein. Es wird untersucht, welche Entmischungseffekte sich bei einer idealen, isentrop verlaufenden Expansion des Strahls infolge der Druckdiffusion unter Vernachlässigung der Thermodiffusion und der Konzentrationsdiffusion im Fall der Argonisotope ergeben würden. Insbesondere interessiert dabei der Einfluß einer Überexpansion sowie einer mechanischen Umlenkung des Strahls. Dazu werden die Stromflächen verschiedener Strahltypen nach dem Charakteristikenverfahren mit den interessierenden Randbedingungen berechnet. Mit den theoretisch gewonnenen Stromflächenverteilungen werden die zu erwartenden Entmischungseffekte nach einer bereits beschriebenen Methode ermittelt. Die wesentlichen Züge des Trenneffektes werden von der Theorie richtig wiedergegeben. Systematische Abweichungen zwischen der Theorie und dem Experiment ergeben sich erwartungsgemäß bei kleinen Einlaßdrucken, bei denen sich die von der Theorie nicht berücksichtigten Einflüsse der Reibung und des Übergangs zu molekularen Verhältnissen bemerkbar machen.