Особенности истечения сжимаемой жидкости. Кризис истечения. Режимы истечения

К классу сжимаемых жидкостей относятся вещества, плотность которых изменяется в зависимости от давления и температуры Газы (идеальные и реальные) относятся к классу сжимаемых жидкостей.

Потенциальная работа обратимого адиабатного процесса истечения газа от нулевого до конечного состояния (0-2)

Для вычисления массовой скорости газа необходимо знать плотность газа в выходном сечении сопла, значение которой определяется из уравнения адиабаты

Анализ уравнения для массовой скорости потока показывает, что скорость газа изменяясь в зависимости от соотношения давлений в процессе истечения, дважды обращается в нуль - при р2/р0 = 1 (нет движения), а также при = 0 (истечение в вакуум, р2 = 0). Следовательно, значение массовой скорости, по теореме Ролля, проходит через экстремум. Соотношение давлений, при котором массовая скорость истечения становится максимальной (), называется критическим, а режим истечения при этом условии называется критическим режимом истечения.

Для определения характеристик критического режима истечения обозначим через ψ выражение

Область диаграммы, в которой называется областью докритического (дозвукового)режима истечения. В этой области давление потока в выходном сечении сопла (p2) равно давлению среды (pср), в которую происходит истечение (p2=pср), а при снижении давления среды (pср) наблюдается увеличение массового расхода через сопло (G), а также линейной (c) и массовой (и) скорости потока в выходном сечении сопла.

После достижения критического соотношения давлений () наступает критический (звуковой) режим истечения, при котором на выходе из сопла устанавливается критическое давление режима (). Этот режим характеризуется критическими значениями массового расхода (Gкр), линейной (c2=cкр) и массовой (и2 = и кр) скорости истечения в выходном сечении сопла.

Дальнейшее снижение давления среды (pср), в которую происходит истечение вещества, не приводит к снижению давления на выходе из сопла, которое остается неизменным и равным критическому давлению (c2=cкр). Это явление называется «кризисом течения». В критическом режиме истечения скорость потока в выходном сечении сопла устанавливается равной местной скорости звука в данной среде (с2=скр=a). С этой же скоростью (скоростью звука) в среде распространяется любое возмущение.