Termodinamica - Yunes Cengel y Michael Boles - Septima Edicion

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FLUJO COMPRESIBLE
FIGURA 17-49
Las interacciones complejas entre las
ondas de choque y las de expansión
de un jet supersónico “sobreexpandido”.
El flujo se puede visualizar a
través de un interferograma diferencial
semejante al estiograma (la imagen de
Schlieren).
Fotografía de H. Oertel sen. Reproducido por
cortesía del French-German Research Institute of
Saint-Louis, ISL. Utilizado con autorización.
EJEMPLO 17-10 Cálculo del número de Mach a partir
de las líneas de Mach
Calcule el número de Mach del flujo libre corriente arriba del transbordador
espacial de la figura 17-38, únicamente a partir de la figura. Compare con el
valor del número de Mach conocido que se proporciona en la leyenda.
Ma 1
Choque
débil
b débil
d 10°
Solución Se va a calcular el número de Mach a partir de la figura y se va a
comparar con el valor conocido.
Análisis Utilizando un transportador, se mide el ángulo de las líneas de Mach
en el flujo libre: m 19°. El número de Mach se obtiene de la ecuación
17-47,
m sen 1 a 1
1
b S Ma
Ma
1
1 sen 19°
S Ma 1 3.07
Choque
fuerte
a)
El cálculo del número de Mach coincide con el valor experimental de 3.0
0.1.
Comentario El resultado es independiente de las propiedades del fluido.
Ma 1
b fuerte
b)
d 10°
FIGURA 17-50
Dos ángulos de choque oblicuo posibles,
a) b débil y b) b fuerte , son formados
por una cuña bidimensional de ángulo
d 10°.
EJEMPLO 17-11 Cálculos del choque oblicuo
Sobre una cuña bidimensional de ángulo d 10° incide aire supersónico
a Ma 1 2.0 y 75.0 kPa (Fig. 17-50). Calcule los dos ángulos de choque
oblicuo posibles, b débil y b fuerte , que dicha cuña pudo haber formado. En cada
caso, calcule la presión y el número de Mach corriente abajo del choque oblicuo;
compare y analice los resultados.
Solución Se van a calcular el ángulo de choque, el número de Mach y la
presión corriente abajo de los choques oblicuos débil y fuerte que forma una
cuña bidimensional.
Suposiciones 1 El flujo es estacionario. 2 La capa límite de la cuña es muy
delgada.
Propiedades El fluido es aire con un valor de k 1.4.