Calculateur d'écoulement isentropique

Un écoulement isentropique est un processus idéal d'écoulement compressible à la fois adiabatique et réversible. Aucune chaleur ne traverse la frontière du système, et il n'y a ni frottement, ni choc, ni mélange, ni autre effet créant de l'entropie. Aucun écoulement réel n'est parfaitement isentropique, mais ce modèle décrit avec précision de nombreuses régions régulières des tuyères, diffuseurs, souffleries, passages de turbomachines et écoulements aérodynamiques externes. Il sert de référence pour évaluer les pertes réelles et les effets des chocs. Les conditions d'arrêt, ou totales, sont la température et la pression qu'atteindrait un gaz en mouvement s'il était amené au repos de manière isentropique. Les conditions statiques sont les propriétés thermodynamiques locales mesurées pendant le mouvement du gaz. Pour un gaz calorifiquement parfait, T/T0 est l'inverse de un plus la moitié de gamma moins un multipliée par le carré du nombre de Mach. Les rapports de pression et de densité s'obtiennent en élevant ce rapport de températures aux puissances gamma divisé par gamma moins un et un divisé par gamma moins un, respectivement. Le nombre de Mach est la vitesse de l'écoulement divisée par la vitesse locale du son. Lorsque Mach augmente à conditions totales fixes, une plus grande part de l'enthalpie totale se présente sous forme d'énergie cinétique et la température statique baisse. La pression statique et la densité diminuent encore davantage. À Mach 1, l'écoulement est sonique et la section correspondante est appelée section critique A*. La relation section-Mach fournie ici donne A/A* pour un tube de courant isentropique quasi unidimensionnel. Sauf à Mach 1, un même rapport de sections admet une solution subsonique et une solution supersonique. Le rapport des chaleurs spécifiques gamma dépend de la composition du gaz et de sa température. La valeur 1.4 est une approximation courante pour l'air sec aux températures usuelles, tandis que les gaz monoatomiques se rapprochent de 1.667. À température suffisamment élevée, l'excitation vibrationnelle et les réactions chimiques font varier les chaleurs spécifiques, ce qui limite l'hypothèse de gaz calorifiquement parfait. L'humidité et les mélanges gazeux peuvent aussi modifier gamma. Pour un calcul précis, utilisez des propriétés adaptées à la plage de fonctionnement. Ces équations ne s'appliquent pas à travers des chocs normaux ou obliques, car les chocs augmentent l'entropie et ne conservent pas la pression totale. Elles négligent aussi les frottements de couche limite, les échanges thermiques, les effets multidimensionnels et l'ajout de masse. Utilisez la pression d'arrêt en amont de la zone isentropique et des unités de pression absolue cohérentes. Ce calculateur convient à l'analyse préliminaire des tuyères, aux cours d'aérospatiale, aux vérifications de dynamique des gaz et à la comparaison de points de fonctionnement. Les conceptions finales doivent intégrer le blocage sonique, les coefficients de débit, les propriétés des gaz réels, les pertes, les limites structurelles et les méthodes validées exigées par l'application.