Die lokale Strömungsgeschwindigkeit in einem Freistrahl geringer Diche

Die vorliegende Arbeit trägt dazu bei, die für die Be- rechnung das Strömungsfeldes notwendigen Annahmen im 81endenquarschnitt zu überprüfen. Es ergab sich, daß die von Dswatitsch [11] für den engstan Duerschnitt ainer Laval-Düse angenommene Geschwindigkeitsverteilung auch hiar zu einer guten übereinstimmung mit dan MeBer- gebnissen führt. Ausgehend von dieser Anfangsbadingung wurda das Strömungsfeld numerisch mit Hilfa der Charak- teristikantheorie bestimmt. Wegen der zu erwartandan starken Geschwindigkeitsänderung zum Rande der Blande hin, werden die Startpunkta dort dichtar galegt als in der Mitte dar Blende. Die Lage des "barrel-shock" 1s8t sich dabei aus den Schnittpunkten glaichlaufander Charakteristiken erkennen, Die Berachnung des Ge- schwindigkeitsfeldas erlaubt as, die von Shennan [3] näherungsweise eingeführten ampirischen Gleichungan für dia Geschwindigkeit auf der Strahlachse und das Dichtefeld zu überprüfen. Für die Geschwindigkeit auf der Strahlachse ergab sich eine Abweichung von 1 :, im Feld von maximal 7 ;

Die experimentelle Einrichtung wurde so ausgelegt, daB ain möglichst umfassendes Bild des Geschwindigkeits- feldes im Fraistrahl ermittelt wurde. Einmal war es möglich, das Druckverhältnis zwischen 15o und 54o zu variieren, zum anderen wurde die Meßeinrichtung be- weglich angeordnet, so da8 das Geschwindigkeitsfeld bis zu den Strahlgrenzen ausgemessen werden konnte. Unter Ausnutzung des Dopplereffektes konnte mittels Elektronenstrahlfluoreszenz und eines hochauflösenden Druck-Fabry-Perot-lnterferometers das Teilintegral der molekularen Geschwindigkeitsverteilungsfunktion in kartesischen Koordinaten gemessen werden. Als Meß- gas bot sich Helium an, wail der 31p - 21s übergang die alleinstehende lichtintensive So1,6 nm-Linie liefert. Die Expansion des Gases erfolgte aus einem Oruckkessel über eine scharfkantige Blende, deren Wandstärke so ge- ring gewählt wurde, da8 Reibungseinflüsse vernachlässig- bar sind.

Die arhaltenen MeBergebnisse bestätigen bis auf 1 % die theoretischen Werte, die mit dem Charakteristikenver- fahren ermittelt wurden und zeigen damit, da8 für das vorliegende Strömungssystem die Bilanzgleichungen der Kontinuumstheorie bis in den Bereich der freien Mole- kularbewegung gültig bleiben.