Flujo de boquilla isoentrópica
El flujo de tobera isentrópica describe el movimiento de un gas o fluido a través de una abertura estrecha sin un aumento o disminución de la entropía .
Cada vez que se fuerza un gas a través de un tubo, las moléculas gaseosas son desviadas por las paredes del tubo. Si la velocidad del gas es mucho menor que la velocidad del sonido , la densidad del gas permanecerá constante y la velocidad del flujo aumentará. Sin embargo, a medida que la velocidad del flujo se acerca a la velocidad del sonido, se deben considerar los efectos de compresibilidad en el gas. La densidad del gas se vuelve dependiente de la posición. Al considerar el flujo a través de un tubo, si el flujo se comprime muy gradualmente (es decir, disminuye el área) y luego se expande gradualmente (es decir, aumenta el área), las condiciones de flujo se restablecen (es decir, regresan a su posición inicial). Entonces, tal proceso es un proceso reversible. Según la Segunda Ley de la Termodinámica, siempre que exista un flujo reversible y adiabático, se mantiene constante el valor de la entropía. Los ingenieros clasifican este tipo de flujo como flujo isoentrópico de fluidos. Isentrópico es la combinación de la palabra griega "iso" (que significa - mismo) y entropía.
Cuando el cambio en las variables de flujo es pequeño y gradual, se producen flujos isoentrópicos. La generación de ondas sonoras es un proceso isoentrópico. Un flujo supersónico que gira mientras hay un aumento en el área de flujo también es isoentrópico. Dado que hay un aumento en el área, llamamos a esto una expansión isoentrópica . Si un flujo supersónico se gira bruscamente y el área de flujo disminuye, el flujo es irreversible debido a la generación de ondas de choque . Las relaciones isoentrópicas ya no son válidas y el flujo se rige por las relaciones de choque oblicuas o normales .
En dinámica de fluidos, un punto de estancamiento es un punto en un campo de flujo donde la velocidad local del fluido es cero. El estado de estancamiento isentrópico es el estado que alcanzaría un fluido en movimiento si experimentara una desaceleración adiabática reversible hasta velocidad cero. Hay tanto reales como isoentrópicos.estados de estancamiento para un gas o vapor típico. A veces es ventajoso hacer una distinción entre los estados de estancamiento real e isoentrópico. El estado de estancamiento real es el estado alcanzado después de una desaceleración real a velocidad cero (como en la punta de un cuerpo colocado en una corriente de fluido), y puede haber irreversibilidad asociada con el proceso de desaceleración. Por lo tanto, el término "propiedad de estancamiento" a veces se reserva para las propiedades asociadas con el estado actual, y el término propiedad total se usa para el estado de estancamiento isoentrópico. La entalpía es la misma para los estados de estancamiento real e isentrópico (suponiendo que el proceso real sea adiabático). Por lo tanto, para un gas ideal , la temperatura real de estancamientoes lo mismo que la temperatura de estancamiento isoentrópica. Sin embargo, la presión de estancamiento real puede ser menor que la presión de estancamiento isoentrópica. Por esta razón, el término "presión total" (que significa presión de estancamiento isoentrópica) tiene un significado particular en comparación con la presión de estancamiento real.
