Сверхзвуковое движение газов

Общие сведения

В металлургических печах иногда применяются такие устройства, в которых газ движется с весьма высокой скоростью, превышающей иногда скорость звука.

Согласно современным представлениям, скорость звука определяют формулой Лапласа, по которой

, (1.41)

где c=С_р/С_v –коэффициент, равный отношению теплоемкости среды при постоянном давлении к теплоемкости при постоянном объеме.

Применяя формулу Клайперона (р/r=RT), получим , где R – универсальная газовая постоянная, 8,3143 кДж/(кмоль*К).

Из этого выражения следует, что скорость звука зависит только от температуры и физических свойств газа.

Скорость газа может быть меньше скорости звука, больше и равна ей. Если скорость движения газа станет равной местной скорости звука, то такая скорость газа W=a называется критической. Сечение потока, в котором достигается это равенство, называется критическим. Критическим называется также давление, плотность и температура в этом сечении.

Отношение скорости движения газа W к местной скорости звука а называют числом (критерием) Маха М:

. (1.42)

При М<1 поток дозвуковой, при М=1 звуковой и при М>1 сверхзвуковой.