等熵流動計算機

等熵流動是同時滿足絕熱與可逆條件的理想可壓縮流動過程。熱量不穿越系統邊界，且不存在摩擦、震波、混合或其他產生熵的效應。雖然真實流動不可能完全等熵，這個模型仍能準確描述噴嘴、擴散器、風洞、渦輪機械流道與外部空氣動力流場中的許多平順區域。它提供了衡量實際損失與震波效應的基準。 滯止條件又稱總狀態，是移動氣體以等熵方式減速至靜止時會達到的溫度和壓力。靜態條件則是氣體流動時局部量測到的熱力學性質。對定比熱完全氣體，溫度比 T/T0 等於一除以［一加上 gamma 減一的一半乘以馬赫數平方］。將此溫度比分別取 gamma 除以 gamma 減一、以及一除以 gamma 減一次方，就能得到壓力比和密度比。 馬赫數是流速除以當地聲速。總狀態固定時，馬赫數越高，總焓中以動能形式存在的部分越多，靜溫便下降，靜壓與密度則下降得更明顯。馬赫數為 1 時，流動達到聲速，對應的截面積通常稱為臨界面積 A*。這裡提供的面積–馬赫數關係適用於準一維等熵流管，給出 A/A*。除了馬赫數為 1 之外，同一面積比會有次音速與超音速兩種馬赫數解。 比熱比 gamma 取決於氣體組成與溫度。常溫附近的乾空氣常以 1.4 近似，單原子氣體則接近 1.667。溫度足夠高時，振動激發與化學反應會使比熱改變，降低定比熱完全氣體假設的適用性。濕氣及混合氣體也可能改變 gamma。需要精確結果時，請使用適合操作範圍的物性資料。 這些方程式不能跨越正震波或斜震波使用，因為震波會增加熵，總壓不再守恆。它們也未納入邊界層摩擦、熱傳、多維效應及質量添加。請使用等熵區域上游的滯止壓力，並維持絕對壓力單位一致。本計算機適合初步噴嘴分析、航太課程、氣體動力學核算與操作點比較。最終設計仍應考慮阻塞流、流量係數、真實氣體性質、損失、結構限制，以及應用所要求的經驗證方法。