Prandtl-Gloert-efekti (höyrykartio) on suosittu tieteellinen nimi kartiomaiselle kondensaattipilvelle , jota esiintyy transonic-nopeudella liikkuvan kohteen ympärillä . Useimmiten nähty lentokoneissa . Nimetty saksalaisen fyysikon Ludwig Prandtlin ja englantilaisen fyysikon Hermann Gloertin mukaan .
Saavutettuaan tietyn virtausnopeuden kehon (siiven) ympärillä, joka vastaa Mach-lukua , jota kutsutaan kriittisiksi, paikallinen nopeus alkaa ylittää äänen nopeuden . Tässä tapauksessa tapahtuu shokkiaalto - normaali shokkiaalto . Rajakerroksen virtauksilla on kuitenkin viskositeetin vuoksi huomattavasti pienempi nopeus. On olemassa nopeusgradientti , joka on kohtisuorassa pintaan nähden, ja sen seurauksena painegradientti. Tämä gradientti on epäsuotuisa, mikä johtaa virtauksen erottumiseen iskuaallon pohjassa, ja iskuaalto saa lambdoidin muodon. Erotettu virtaus ikään kuin kietoutuu iskun ympärille, laajenee iskuaallon takana olevalle vyöhykkeelle [1] [2] .
Tämä prosessi on paikallisesti adiabaattinen , jossa ilman käyttämä tilavuus kasvaa ja sen lämpötila laskee. Jos ilmankosteus on riittävän korkea, ilman lämpötila voi olla alle kastepisteen . Sitten ilman sisältämä vesihöyry tiivistyy pieniksi pisaroiksi, jotka muodostavat pienen pilven. Koska iskuaallon takana erotetut virtaukset suuntautuvat sen etuosaa pitkin, pilven etureuna toistaa muotoaan muodostaen kartion.
Koska lämpötila muuttuu jälleen yhtä suureksi kuin häiriöttömän virtauksen lämpötila siirtyessämme pois iskuaaltorintamasta, kondensaatti haihtuu. Siksi näyttää siltä, että höyrypilvi seuraa lentokonetta.
Nopeuden lisääntyessä normaalin iskun etuosa siirtyy virtauksen suuntaan, rajakerroksen virrat muuttuvat yliäänimäisiksi ja kondensoitumisolosuhteet katoavat. Siksi höyrykartio havaitaan vain kapealla nopeusalueella.
Koska tiivistymistä erottuneissa virroissa ei tapahdu vain transonisen virtauksen aikana, esimerkiksi lentäessä suurilla kohtauskulmilla tai pyörteissä reunoista ja siivenkäristä , näitä ilmiöitä kutsutaan usein myös Prandtl-Gloert-ilmiöksi huolimatta siitä, että nopeus gradientti (paine) johtuu useista muista syistä.
Lisäksi jumiutuminen ei ole välttämätön edellytys kondensoitumiselle. Joten hyvin usein tätä vaikutusta pidetään virheellisesti Wilson -kondensaattipilvenä, joka muodostuu iskuaallon läpikulun seurauksena, kun virrat suunnataan sen etuosan poikki, eikä se liity mitenkään virtauksen pysähtymiseen. Ja jopa laminaarivirralla ilman erotusvirtoja korkeissa kosteusolosuhteissa, paine-erosta johtuva lämpötilaero voi johtaa höyrypilvien muodostumiseen lentokoneen ympärille.
Efektin nimi tulee siitä väärinkäsityksestä, että efektin ilmestyminen liittyy samannimisen teoreettiseen singulaarisuuteen . Näin ollen tätä vaikutusta voidaan pitää esimerkkinä Stiglerin laista .
Video kondensaatiopilven muodostumisesta ja katoamisesta F-14A-lentokoneesta , joka lensi kosteassa ilmassa veden pinnan yllä
Muunnos Prandtl-Gloert-efektilentokoneen F / A-18 ilmentymisestä
Vaikutus sukkulan " Atlantis " alussa
Kosteuden tiivistyminen Su-57 : n lennon aikana korkeilla hyökkäyskulmilla MAKS-2015- lentonäytöksessä - tämä ilmiö otetaan useimmiten vaikutuksena
Wilsonin pilvi "Baker"-atomipommin räjähdyksessä - usein luullaan vaikutukseksi
Kondensoituminen C-27- lentokoneen potkuriturbimoottoreiden potkureiden päissä ei myöskään ole Prandtl-Gloert-ilmiö