За идеален газ уравнение на състоянието се изразява с уравнението на Менделеев-Клапейрон
,
където р (МРа), г (кг), T (К) - налягане, плътност и абсолютната температура на газа;
R = 29,27 (m / K) - газ постоянна.
Като цяло, скоростта на звука в газа е (м / сек), изразено чрез връзката
В адиабатен процес уравнение на състоянието на идеален газ става
,
и скоростта на звука
Съотношението на свиваем скорост на флуида w на скоростта на звука се нарича число на Мах
За М <1 - поток называется дозвуковым,
когато М> 1 - свръхзвуков
когато М = 1 - критично.
Ако M<<1 сжимаемость газа при изменении его скорости незначительна, его с достаточной точностью можно считать несжимаемым.
В дозвукови поток с увеличение в областта на ефективното напречно сечение скоростта на потока намалява w, свръхзвукови, обратно, се увеличава.
Ако броят M <1 (w 
Ако М> 1, тоест, когато т> а. в свръхзвукова скорост на потока w свиваем флуид е пряко пропорционална на ефективната площ на напречно сечение w Това е заключението, обратното заключение е широко известно в хидродинамика на несвиваем флуид.
Подобно явление в свиваем флуид е възможно, защото скоростта увеличаване причинява не само намаляване на налягането (както в несвиваем флуид), но също така намаляване на плътност, т.е. - му разширение. Следователно, разширяването на струята газ в свръхзвуков поток води до разширяване на газа в термодинамичната смисъл, т.е. до намаляване на налягане, плътност, температура, и за увеличаване на скоростта.
Помислете за условията, в които дозвукова поток на преход в свръхзвуков и, напротив, Supersonic в дозвукови.
Да предположим, че има поток, в която W = а. т.е. М = 1.0.
Създаване на условията, при които могат да се появят уравнение W = а (М = 1.0) и преминаването на потока от една форма в друга.
Разгледаме две възможни конфигурации поток (струя) и разширяване скосена към средата (фигура 9.1.).
В първия случай, скоростта на дозвукови поток в началото на скоростта струя в намалява по посока на потока и точка wmax има минимална стойност.
В свръхзвукова скорост увеличава скоростта на потока в посока на потока и в напречно сечение има максимална wmax стойност. Следователно и в двата случая, скоростта на потока в wmax участък може да бъде равна на скоростта на звука.
Във втория случай, скоростта на дозвукови поток в началото на струята в скоростта струя с намаляващо напречно сечение увеличава площ и точка wmin може да бъде звук, и след това свръхзвуков.
В свръхзвукова скорост на потока в началото с намаляването на напречното сечение на скоростта на струята поток също се намалява и раздел wmin може да бъде звук, и след това ще се намали вече като дозвукови скорост на дивергентната част на струята.
Следователно, скоростта на струята може да премине само скоростта на звука в най-тясната част на струята. Това се нарича критична точка, а скоростта на звука, процент, равен течения поток, наречен, както е посочено по-горе, критичната скорост.
Тези характеристики на струя (поток) на свиваеми течности (газове) се вземат предвид при проектирането на специални дюзи (дюзи), като в ракета, които трябва да гарантират изтичане на свиваем флуид при свръхзвукова скорост от контейнери, когато те са под налягане.
В Laval след шведски инженер който предложен за свръхзвукови потоци гладко заострена и след това постепенно се разширяват дюза (дюза), дюзата се нарича Laval дюза (фиг. 9.1).
свиваемост на течност предизвиква важен феномен - образуването на вълни в него и вакуумното уплътнение.
Както е посочено по-горе, в несвиваем флуид смущения, причинени от увеличаване или намаляване на налягането, разпределени мигновено. И следователно, движението включени във всички частици от течност дадена област (пространство), където се появява смущението.
Увеличаването на налягането във всяка точка (площ) причинява на свиваем флуид в първия точка уплътнение частици в близост до източника на смущение; на уплътнени частици следващия момент се разширяват, което води до уплътнението на други съседни частици и т.н. Следователно, увеличаване на налягането в някакъв момент (и) на свиваем флуид в него предизвиква образуването на вълна уплътнение размножителен с определена скорост. Преден граничен печат вълна, наречена вълна отпред.
Герой на тюлени в може да бъде гладка или периодично в зависимост от интензивността на смущение. Въпреки това, без значение колко голям е гневът, причинени от уплътнението на вълна, печата на свиващ среда не е мигновен, но се увеличава за известно време. Следователно, на първо уплътнение вълна се характеризира с постепенно увеличаване на плътността от предната към задната част. Освен това, поради различната степен на уплътняване на отделните частици размножаване скорост точна вълна ще бъде различен. Това води до факта, че по-силен печат посадъчен при по-високи скорости, ще хвана точка на фронта на вълната. Следователно, известно време след настъпване на голямото уплътнителя е в предната част на вълната. Има рязка промяна в плътност (както и налягане, скорост и температура) на фронта на вълната и уплътняване вълна превръща в ударна вълна, предната част на които има значителна екзотермична реакция и по този начин poishodit растеж ентропията. Това е в съответствие с втория закон на термодинамиката, където затворената система може да се увеличи само ентропия.
Подобно вълна уплътняване среща в свиваем флуид и разреждане вълна. Така понижаване на налягането в точка причинява разширяване на течни частици в близост до източника на компенсация и намаляване на налягане на тези частици, които са по този начин също разширени т.н. Въпреки това, за разлика от печата пред вълна разреждане вълна не е skochkoobraznogo промени плътност - скача разреждане. Образование вакуумни удари, ще доведе до намаляване на ентропията, а това би било в противоречие на втория закон на термодинамиката.
По-подробно изследване на ударни вълни във въздуха и във водата, произведени в съответните проценти, прилагани за решаване на конкретни задачи.
Настройки за пред airblast свръхналягане Dp (МРа) изчислено чрез формулите:
- скоростта размножаване на фронта на ударната вълна
- скорост на газ
- скоростта на звука във въздуха
Когато газ протича през тръбата (маркуч) г диаметър (т) и дължина L (m), когато абсолютното налягане в тръбопровода е равен на началото Р1 (МРа), и в края - p2 (МРа), въздух масов дебит на определя от формулата:
R1 е плътността на държавните уравнения за дадена външна температура Т К:
Коефициент на триене л определя от емпирична формула:
- за метални тръби
;
- за гумени маркучи
Необходимата диаметър на тръбата (тръба) за осигуряване на желания дебит на М и Р2 налягане в края на тръбопровода се изчислява по формулата:
За да се определи скоростта на масовия поток М и Q на дебита ¢ (при атмосферно налягане р ¢ = 0,1014 МРа) извън металната тръба дължина L на = 40 m и диаметър D = 25 mm със следните изходни данни:
- абсолютното налягане в началото на тръбата Р1 = 0,8 MPa;
- абсолютното налягане в края на тръбата Р2 = 0,4 MPa;
- температура на въздуха Т = 290 К.
маса въздушен поток
Коефициентът на триене за метални тръби
плътност на въздуха при p1 налягане = 0,8 МРа и температура Т = 290 К
обемния поток въздух при атмосферно налягане
където плътност на въздух при атмосферно налягане
Основни термини (ris.10.1)
XB - нагоре - поток част преди преливника;
NB - надолу - раздел поток за преливане;
преливник гребен - горния ръб на прага на изтичане;
Н - статично налягане на гребена (праг преливник) - над нивото на водата над билото на преливника на разстояние (3 ... 5) Н от прага (до началото на значително крива на разпадане);
Pv.b .. Pn.b. - височината на прага на преливник (съответно, СБ и NB);
hv.b .. hn.b. - дълбочина на потока в СБ и NB;
В - широчина на потока (ръб на водата) преди преливника (WB);
б - ширината на отворите на препълване (преливник дължина гребен);
v0 - скорост подход (на разстояние (3 ... 5) Н-праг); приблизително
,
където Q - водния поток през преливника.
Н0 - общо главата на преливника:
Свързани статии