Egy összenyomható folyadék mozgása
Az ideális gáz esetében az állam egyenletét a Mendeleev-Clapeyron egyenlet fejezi ki
,
ahol a p (MPa), r (kg), T (K) - a nyomás, a sűrűség és a gáz abszolút hőmérséklete;
R = 29,27 (m / K) a gáz állandó.
Általában a gáz (a m / s) gáz hangerejét a függőség fejezi ki
Az adiabatikus folyamatban az ideális gáznak az állapota egyenletesen alakul ki
,
de a hangsebesség
Az összenyomható folyadék áramlási sebességének arányát a hang sebességéhez Mach számnak nevezzük
M <1 - поток называется дозвуковым,
M> 1-ben - szuperszonikus,
ha M = 1, akkor kritikus.
Ha M<<1 сжимаемость газа при изменении его скорости незначительна, его с достаточной точностью можно считать несжимаемым.
A szubszonikus áramlásban, ahol élő keresztmetszete növekszik, a w áramlási sebesség csökken, a supersonikus áramlás viszont éppen ellenkezőleg, nő.
Ha a szám M <1 (w 
Ha M> 1, azaz amikor w> a. akkor egy összenyomható folyadék szuperszonikus áramlásában a w sebesség egyenesen arányos az élő szekció területével. Vagyis van egy következtetés, amely közvetlenül ellentétes a következtetéssel, amely széles körben ismert egy össze nem állítható folyadék hidrodinamikájáról.
Hasonló hatása van egy összenyomható folyadékban is, mivel a sebesség növekedése nem csak a nyomás csökkenését okozza (mint a nem nyomható folyadékban), hanem a sűrűség csökkenését is, vagyis annak növekedését. Ennek következtében a gázsugár tágulása szuperszonikus áramlásban maga a gáz termodinamikus értelemben történő terjeszkedéséhez vezet, azaz a nyomás, a sűrűség, a hőmérséklet és a sebesség növekedéséhez.
Nézzük meg azokat a feltételeket, amelyek mellett a szubszonikus áramlás szuperszonikusan, és fordítva supersonikusan mozoghat a szubszonikus áramlásban.
Legyen olyan áramlás, amelyben w = a. azaz M = 1,0.
Nézzük meg azokat a feltételeket, amelyek alapján w = a (M = 1,0) előfordulhat, és az áramlás egyik típusról a másikra.
Az áramlás (sugár) két lehetséges konfigurációját vesszük figyelembe: a közép felé történő kiterjesztés és szűkítés (9.1. Ábra).
Az első esetben a sugárzás elején a szubszonikus áramlási sebességnél az áramlás sebessége csökken az áramlás irányában, és a wmax szakaszban van egy minimális érték.
A szuperszonikus áramlási sebességnél a sebesség az áramlás irányában növekszik, és a wmax szakaszban a legnagyobb érték van. Következésképpen mindkét esetben az áramlási sebesség a wmax szakaszban egyenlő lehet a hang sebességével.
A második esetben a sugárzás kezdetén a szubszonikus áramlási sebességnél a sugárban a sebesség csökkenő keresztmetszeti területen növekszik, és a wmin szakaszban hangzásgá válhat, majd szuperszonikus.
A sugárzás kezdetén a szuperszonikus áramlási sebességnél a sugár sebessége csökken a keresztmetszet csökkenésével, és a wmin szakaszban hangzik, majd csökken a sugár kiterjesztő részében szubszonikus sebességként.
Ennek következtében a sugár sebessége csak a sugár legszűkebb szakaszában képes átadni a hangsebesség értékét. Ezt a szakaszt kritikusnak nevezik, és a sebesség sebességével azonos hangerõ sebességét hívják fel, amint azt fentebb jeleztük.
Ezek a tulajdonságok a jet (áramlás), összenyomható folyadékok (gázok) véve a tervezés speciális fúvókák (fúvókák), mint például a rakéta, amelynek biztosítania kell kiáramlását az összenyomható fluidum egy szuperszonikus sebességgel tartályokat, ahol nyomás alatt.
A Laval után a svéd mérnök, aki javasolta szuperszonikus áramlás simán szűkülő, majd fokozatosan bővülő fúvóka (szórófej), a fúvókát úgynevezett Laval fúvóka (ábra. 9.1).
A folyadék összenyomhatósága fontos jelenség - a kondenzáció és ritkulás hullámainak kialakulása.
Amint korábban megállapítottuk, egy felbonthatatlan folyadékban a nyomásnövelés vagy -csökkenés által okozott perturbációk azonnal propagálódnak. Ebből következik, hogy egy adott régió (tér) folyadék minden részecskéje mozgásban van, ahol zavar keletkezik.
A nyomás növelése az összenyomható folyadék bármely pontján (régiójában) az első pillanatban a perturbáció forrásához közeli részecskék tömörödését okozza; a következő pillanatban a tömörített részecskék kibővülnek, ami más, szomszédos részecskék tömörödését okozza stb. Így az összenyomható folyadék bizonyos pontján (régiójában) a nyomás növekedése egy bizonyos sebességgel terjedő kondenzációs hullám kialakulását idézi elő. A pecsét hullám elülső határát hullámfrontnak nevezik.
A tömörítés jellege a zavar intenzitásától függően sima vagy hirtelen lehet. Azonban nem számít, mennyire jó volt a felháborodás okozta hullám pecsét, a pecsét egy összenyomható közeg nem azonnali, de növekszik egy ideig. Ezért az első pillanatban a kondenzációs hullámot a sűrűség fokozatosan növekszik elölről hátra. A részecskék különböző tömörségi fokának köszönhetően az egyes hullámok terjedési sebessége eltérő lesz. Ez azt eredményezi, hogy a nagyobb sebességgel terjedő erősebb tömítések el fogják érni a hullám elülső pontjait. Ezért a tömörítés megjelenése után bizonyos idő után a legnagyobb tömörítés a hullámfronton történik. Van egy hirtelen változás a sűrűsége (valamint a nyomás, a sebesség és a hőmérséklet) a hullám első és egy hullám tömörítő alakítani egy lökéshullám, amely előtt van egy jelentős exoterm, és így poishodit entrópia növekedését. Ez egyetért a termodinamika második törvényével, amely szerint a zárt rendszer entrópiája csak növelhető.
Hasonlóképpen kondenzációs hullám merül fel egy összenyomható folyadékban és egy ritkító hullámban. Így a folyadék bizonyos pontján a nyomás csökkenése a visszatáplálás forrásához legközelebb eső részecskék terjeszkedését eredményezi, és csökken a nyomás a következő részecskékre, amelyek ezáltal kiterjednek stb. Azonban, szemben a kondenzáció hullámával a ritkító hullám elülső részén, nincs görcsös változás a sűrűségben - ritkuló ugrások. A ritkítás ugrásainak kialakulása az entrópia csökkenéséhez vezet, ami ellentmond a termodinamika második törvényének.
A levegőben és a vízben a lökéshullámok részletesebb tanulmányozása megfelelő kurzusokon történik a speciális műszaki problémák megoldásával kapcsolatban.
A Dp (MPa) túlnyomásos levegő ütközési hullám előlapján lévő paramétereket a következő képletekkel számolják:
- a lengéscsillapítás sebességének terjedése
- gázsebesség
- a levegő hangjának sebessége
Amikor a gáz átáramlik a csövön (a tömlő) a d átmérője (m), és egy L hosszúságú (m), ha az abszolút nyomás a csővezeték egyenlő a kezdődő p1 (MPa), és a végén - p2 (MPa), a levegő tömegárama meghatározni a következő képlet:
Az r1 sűrűséget egy adott külső levegő hőmérsékleti állapot egyenletéből találjuk T K:
Az l súrlódási együtthatót az empirikus képletek határozzák meg:
- fémcsövekhez
;
- gumitömlőkhöz
Az előírt M tömegáramot és a p2 csővezeték végén lévő nyomást a cső (tömlő) szükséges átmérőjét az alábbi képletekkel kell kiszámítani:
Annak megállapításához, a tömegáram M és a térfogatáram Q ¢ (atmoszferikus nyomáson p ¢ = 0,1014 MPa) kívül a fém cső hossza L = 40 m, átmérője d = 25 mm, a következő kezdeti adatok:
- abszolút nyomás a cső kezdetén p1 = 0,8 MPa;
- abszolút nyomás a cső végén p2 = 0,4 MPa;
- a levegő hőmérséklete T = 290 K.
Tömegáramlás
A fémcsövek súrlódási együtthatója
A levegő sűrűsége p1 = 0,8 MPa nyomáson és T = 290 K hőmérsékleten
Volumetrikus légáram légköri nyomáson
ahol a levegő sűrűsége atmoszferikus nyomáson
Alapvető terminológia (10.1 ábra)
WB - a felső medence - a patak előtti szakasz;
NB - az alsó farok - a patak mögötti szakasz;
a kavics gerincje - a kifolyó felső széle;
H - statikus fej a gerincen (az átfolyási küszöb küszöbértéke) - a vízszint a küszöb felett (3 ... 5) H távolságtól a küszöbértéktől (a recessziós görbe észrevehető kezdetéig);
Pv.b .. Pn.b. - a nyírási küszöb magassága (a WB és NB oldalaktól);
hv.b .. hn.b. - az áramlás mélysége a WB-ben és a NB-ben;
B - a patak szélessége (a víz szélénél) az üreg előtt (a WB-ben);
b - a nyírási nyúlás szélessége (nyúlványvastagság hossza);
v0 - megközelítési sebesség (a távolságtól (3 ... 5) H a küszöbértéktől); hozzávetőlegesen
,
ahol Q a víztömeg a kavicson keresztül.
H0 - teljes fej:
