Product Design, Manufacturing & Innovation Resources
بيت » Dynamic Pressure in Compressible Flow

Dynamic Pressure in Compressible Flow

1930
  • Ernst Mach
  • Ludwig Prandtl
  • Theodore von Kármán
مهندسو الفضاء الجوي يحللون بيانات الضغط الديناميكي في بيئة معملية عالية التقنية.

(صورة تم إنشاؤها للتوضيح فقط)

في التدفقات القابلة للانضغاط، خاصةً عند السرعات العالية، تكون التدفقات الديناميكية ضغط مرتبط بـ رقم الماك ([latex]TM[/latex]) والضغط الساكن ([latex]P[/latex]). بالنسبة للغاز المثالي، تُعطَى العلاقة بالعلاقة [latex]q = \frac{1}{2} \gamma p M^2[/latex]، حيث [latex] \gamma[/latex] هي نسبة الحرارة النوعية. هذه الصيغة ضرورية للديناميكا الهوائية الأسرع من الصوت والأسرع من الصوت، حيث تتغير كثافة المائع بشكل كبير.

When a fluid’s speed approaches a significant fraction of the speed of sound, the assumption of constant density (incompressibility) breaks down. Changes in pressure cause significant changes in density, and thermodynamic effects become important. This is the realm of compressible flow. The simple formula [latex]q = \frac{1}{2} \rho u^2[/latex] is still used as a formal definition, but its relationship to pressure changes is more complex. The formula [latex]q = \frac{1}{2} \gamma p M^2[/latex] provides a direct link between dynamic pressure and the key parameters of compressible flow: static pressure ([latex]p[/latex]), the ratio of specific heats ([latex]\gamma[/latex], which is a property of the gas, approximately 1.4 for air), and the Mach number ([latex]M = u/a[/latex], where [latex]a[/latex] is the local speed of sound).

This equation is derived from the definition of Mach number and the ideal gas equation of state. It is fundamental in high-speed aerodynamics. For instance, the pressure measured at a stagnation point ([latex]p_0[/latex]) in supersonic flow is not given by the simple Bernoulli equation. Instead, it is related to the static pressure by the isentropic flow relations or, if a shock wave is present, by the Rankine-Hugoniot relations. In these calculations, the term [latex]\frac{1}{2} \gamma p M^2[/latex] frequently appears, representing the kinetic energy component of the flow in a thermodynamically consistent way. This is crucial for accurately predicting the extreme pressures and temperatures experienced by supersonic aircraft, re-entry capsules, and meteorites entering the atmosphere. The concept is also sometimes referred to as “impact pressure” in this context, emphasizing the pressure rise due to the fluid’s momentum being brought to rest.

UNESCO Nomenclature: 3301
- هندسة وتكنولوجيا الطيران

يكتب

النظام التجريدي

الاضطراب

كبير

الاستخدام

الاستخدام الواسع النطاق

السلائف

  • Ideal gas law
  • مبادئ الديناميكا الحرارية
  • مبدأ برنولي للسريان غير القابل للانضغاط
  • Concept of the speed of sound and Mach number
  • Euler equations for fluid dynamics

التطبيقات

  • design of supersonic and hypersonic aircraft
  • re-entry vehicle thermal protection system design
  • rocket nozzle design and performance analysis
  • scramjet and ramjet engine development
  • high-speed wind tunnel testing
  • modeling of stellar winds and astrophysical jets

براءات الاختراع:

NA

أفكار ابتكارات محتملة

بسبب عمليات جمع البيانات من خلال برامج الروبوت، والتي تتجاوز حاليًا 40 ألفًا يوميًا، فإن هذا المحتوى مخصص لأعضاء المجتمع فقط.
> تسجيل الدخول < أو > سجل < (مجاني 100٪) للوصول إلى هذا، وكذلك جميع المحتويات والأدوات الأخرى المقيدة.

ذات صلة بما يلي: التدفق القابل للانضغاط، الأسرع من الصوت، الأسرع من الصوت، الأسرع من الصوت، رقم الماكة، الضغط الديناميكي، ديناميكيات الغاز، نسبة الحرارة النوعية، موجة الصدمة، الديناميكا الهوائية، ضغط الصدمة.

السياق التاريخي

Dynamic Pressure in Compressible Flow

1925-01-01
1930
1930
1930
1930
1934
1940
1924
1927
1930
1930
1930
1930
1940
1940

(إذا كان التاريخ غير معروف أو غير ذي صلة، على سبيل المثال "ميكانيكا الموائع"، يتم توفير تقدير تقريبي لظهوره الملحوظ)

الصور بالحجم الكامل والتنزيلات متاحة فقط 100% مجاناً للأعضاء المسجلين.