Enunciado
FenTrans, MecFlu, TransCal e TransMassa - Fox - Mecânica dos Fluidos- Ed: 8º - Capítulo 13.Problemas - Ex. 98
Oxigênio escoa através de um bocal convergente-divergente com uma razão de área de saída para a garganta de . A pressão de estagnação na entrada é , e a contrapressão é . Calcule as razões de pressão para o bocal e demonstre que uma onda de choque normal deve estar localizada no interior da porção divergente do bocal. Calcule a razão de área na qual o choque ocorre, os números de Mach imediatamente antes e após o choque, e o número de Mach na saída do bocal.
Passo 1
Pelo gráfico de "Funções de fluxo isentrópico", analisando:
Obtemos:
Agora, calculamos a razão de pressão por:
Sendo:
.
Temos:
A contrapressão é dada como:
Passo 2
Supondo que o choque seja normal na saída.
A partir da razão de pressão crítica entre o primeiro e o segundo ponto crítico, o número Mach de saída:
O fluxo sendo isentrópico no primeiro ponto crítico, a razão de pressão é calculada como:
Substituindo os dados:
A contrapressão é dada como:
Passo 3
Calculando a razão entre as pressões
Substituindo os dados:
Calculando a contrapressão atuando no segundo ponto crítico:
Passo 4
Por fim, obtemos a contrapressão real:
Sendo:
;
.
Temos: