Calculatrice d'Écoulement Isentropique (Nombre de Mach, Propriétés Statiques et d'Arrêt)
Pression statique, température, masse volumique, vitesse et rapport d'aires d'un écoulement compressible de gaz à un nombre de Mach donné, à partir des conditions d'arrêt.
Résultats
La ligne en pointillé marque la valeur que vous avez saisie.
Ce que fait cet outil
À basse vitesse un gaz change à peine de masse volumique, mais près de Mach 0,3 et au-delà la compression n'est plus négligeable, et la pression et la température d'arrêt (totales), les valeurs qu'atteindrait le gaz freiné sans pertes, servent de référence pour tout le reste. À Mach 1, la température statique est tombée à environ 83 % de la valeur d'arrêt pour l'air, et la pression à environ 53 %. Le rapport d'aires montre pourquoi une tuyère doit se rétrécir puis s'élargir pour passer en supersonique : à chaque aire correspondent un Mach subsonique et un Mach supersonique, et le col est l'endroit où l'écoulement atteint Mach 1.
Formule
T₀ ÷ T = 1 + (γ−1)/2 · M² · p₀ ÷ p = (T₀ ÷ T)^(γ/(γ−1)) · v = M √(γ R T) · A ÷ A* = (1/M) [ (2/(γ+1)) (1 + (γ−1)/2 · M²) ]^((γ+1)/(2(γ−1)))
Variables
| Symbole | Signification | Unité |
|---|---|---|
ma | Nombre de Mach | — |
t0 | Température d'arrêt (totale) | °C |
p0 | Pression d'arrêt (totale) | kPa |
ga | Rapport des capacités thermiques γ | — |
rg | Constante spécifique du gaz R | J/(kg·K) |
PS | Pression statique | kPa |
TS | Température statique | °C |
RO | Masse volumique du gaz dans l'écoulement | kg/m³ |
V | Vitesse de l'écoulement | m/s |
AR | Rapport d'aires A ÷ A* (au col à Mach 1) | — |
PR | Rapport de pressions p ÷ p₀ | — |
Exemple résolu
- Nombre de Mach0,8
- Température d'arrêt (totale)20 °C
- Pression d'arrêt (totale)101,325 kPa
- Rapport des capacités thermiques γ1,4
- Constante spécifique du gaz R287,05 J/(kg·K)
- Pression statique66,47 kPa
- Température statique-13,3 °C
- Masse volumique du gaz dans l'écoulement0,891 kg/m³
- Vitesse de l'écoulement258,5 m/s
- Rapport d'aires A ÷ A* (au col à Mach 1)1,0382
- Rapport de pressions p ÷ p₀0,6560
Limites
- La formule suppose des conditions idéales : pas de frottement, pas de résistance de l'air et pas de pertes de rendement sauf si vous les saisissez.
- Le mélange d'unités est la source d'erreur la plus fréquente. Convertissez chaque valeur dans l'unité indiquée près du champ avant de calculer.