Vamos quebrar por que o número Mach na seção de garganta de um bico de divergente (CD) atinge o Mach 1.

Entendendo o básico

* bico de divergente convergente: Esse tipo de bico foi projetado para acelerar um fluido (normalmente um gás) para velocidades supersônicas. Consiste em uma seção convergente que se estreita, seguida de uma seção divergente que se amplia.
* Número mach: Representa a proporção da velocidade de um objeto (como o fluxo de gás) e a velocidade do som no meio circundante. Mach 1 significa a velocidade do som.
* Velocidade sonora: A velocidade do som em um meio depende da temperatura e pressão do meio.

A física em jogo

1. seção convergente: À medida que o fluxo entra na seção convergente, a área diminui. Isso força as moléculas de gás mais próximas, aumentando a densidade e a pressão.

2. Conservação da massa: A taxa de fluxo de massa deve permanecer constante em todo o bico. Como a área está diminuindo, a velocidade do fluxo de gás deve aumentar para manter o fluxo de massa constante.

3. Conservação de energia: A energia total do fluxo permanece constante (negligenciando perdas). À medida que a velocidade aumenta, a energia cinética das partículas de gás aumenta. Essa energia vem de uma redução na energia potencial do fluxo, principalmente a pressão.

4. atingindo a velocidade sonora (mach 1): A velocidade continua aumentando à medida que o fluxo se move através da seção convergente. Eventualmente, o fluxo atinge um ponto em que a velocidade é igual à velocidade local do som. Este ponto é a garganta do bico.

5. A garganta: A garganta é o ponto mais estreito do bico. Nesse ponto, o fluxo atingiu a velocidade sonora (mach 1). Fundamentalmente, o fluxo não pode acelerar além do Mach 1 na seção convergente. Por que?

6. A condição sufocada: Se o fluxo acelerar além do Mach 1 na seção convergente, a pressão teria que cair abaixo da pressão necessária para manter o fluxo sônico. Isso é impossível em uma seção convergente, pois o gradiente de pressão seria revertido, empurrando o fluxo de volta para cima.

7. seção de divergente: A seção divergente permite que o fluxo continue acelerando além de Mach 1. A área de ampliação diminui a pressão e aumenta ainda mais a velocidade, levando ao fluxo supersônico.

Pontos -chave

* O fluxo atinge o Mach 1 na garganta porque a seção convergente forçou o fluxo à sua velocidade máxima, mantendo uma taxa de fluxo de massa constante.
* A garganta representa uma condição "sufocada", onde o fluxo não pode acelerar ainda mais na seção convergente.
* A seção divergente permite que o fluxo supersônico seja alcançado.

Deixe -me saber se você gostaria que eu elabore qualquer um desses pontos!