Wstrząs (dynamika płynów)

Wstrząs jest nagłą nieciągłością w polu przepływu i występuje w przepływach, gdy lokalna prędkość przepływu przekracza lokalną prędkość dźwięku . Mówiąc dokładniej, jest to przepływ, którego liczba Macha przekracza 1.

Wyjaśnienie zjawisk

Wstrząs powstaje w wyniku koalescencji różnych małych impulsów ciśnienia. Fale dźwiękowe są falami ciśnieniowymi i to przy prędkości fali dźwiękowej zakłócenia są przekazywane w ośrodku. Kiedy obiekt porusza się w polu przepływu, obiekt wysyła zakłócenia, które rozchodzą się z prędkością dźwięku i dostosowuje pozostałe pole przepływu. Jeśli jednak sam obiekt porusza się z prędkością większą niż dźwięk, wówczas zakłócenia stworzone przez obiekt nie przemieszczałyby się i nie przeniosłyby się na resztę pola przepływu, co powoduje nagłą zmianę właściwości, która jest określana jako szok w terminologii dynamiki gazów.

Wstrząsy charakteryzują się nieciągłymi zmianami właściwości przepływu, takich jak prędkość , ciśnienie , temperatura itp. Zazwyczaj grubość wstrząsu wynosi kilka średnich swobodnych dróg (rzędu 10-8 ^m ). Wstrząsy są nieodwracalnymi zjawiskami w przepływach naddźwiękowych (tj. wzrost entropii ).

Normalne formuły szoku

${\ Displaystyle \ mathbf {T_ {02}} = \ mathbf {T_ {01}}}$

${\ Displaystyle M_ {2} = ({\ Frac {{\ Frac {2} {\ gamma -1}} + {M_ {1}} ^ {2}} {{\ Frac {2 \ gamma}} {\ gamma -1}}{M_{1}}^{2}-1}})^{0,5}}$

${\ Displaystyle {\ Frac {p_ {2}} {p_ {1}}} = {\ Frac {1+ \gamma M_{1}^{2}}{1+\gamma M_{2}^{2}}}={\frac {2\gamma }{\gamma +1}}M_{1}^{2} - {\ Frac {\ gamma -1}{\ gamma +1}}}$

${\ Displaystyle {\ Frac {T_ {2}} {T_ {1}}} = {\ Frac {1 + {\ Frac {\ gamma -1} {2}} M_ {1} ^ {2}} {1 +{\frac {\gamma -1}{2}}M_{2}^{2}}}={\frac {(1+{\frac {\gamma -1}{2}}M_{1}^ {2})({\frac {2\gamma}}{\gamma -1}}M_{1}^{2}-1)}{\frac {(\gamma +1)^{2}M_{1} ^ {2}} {2 (\ gamma -1)}}}}$

${\ Displaystyle {\ Frac {a_ {2}} {a_ {1}}} = { ({\frac {T_{2}}{T_{1}}})}^{0,5}}$

${\ Displaystyle {\ Frac {\ rho _ {2}} {\ rho _ {1}}} = {\ Frac {p_ {2}} {p_ {1}}} {\ Frac {T_ {1}}{ T_ {2}}}}$

${\ Displaystyle {\ Frac {p_ {01}} {p_ {1}}} = (1+ {\frac {\gamma -1}{2}}M_{1}^{2})^{\frac {\gamma}}{\gamma -1}}}$

${\ Displaystyle {\ Frac {p_ {02}} {p_ {2}}} = (1 + {\ Frac {\ gamma -1} {2}} M_ {2} ^ {2}) ^ {\frac {\gamma}}{\gamma -1}}}$

Gdzie indeks 1 odnosi się do właściwości poprzedzających, a indeks 2 odnosi się do właściwości znajdujących się poniżej. Indeks dolny 0 odnosi się do właściwości całkowitych lub stagnacyjnych. T to temperatura, M to liczba macha, P to ciśnienie, ρ to gęstość, a γ to stosunek ciepła właściwego .

Zobacz też

• Liczba Macha
• Bariera dźwięku
• przepływ naddźwiękowy