¿Cuál es el mejor libro o recurso para comprender el tema del flujo compresible? Educación te da un futuro mejor

Si el flujo es compresible, la densidad es una función no constante de la presión, la temperatura, la fase, la composición, etc. Cuando una partícula de fluido de cierta masa dm interactúa con partículas de fluido vecinas a través de fuerzas de presión, intercambio de calor, reacción química, etc., sufre compresión o dilatación. Es decir, su volumen específico (y, por lo tanto, la densidad, que es la inversa del sp vol) cambia de acuerdo con la presión cambiante, la temperatura, etc., que encuentra. Tenga en cuenta que dm es el producto de la densidad y el volumen de la partícula, y que la masa dm es una constante en la física newtoniana, salvo las reacciones nucleares.

Si la compresibilidad global del fluido (la relación entre el cambio en el volumen específico y el cambio en la presión que lo causa; esta es una propiedad material del fluido) es pequeña en comparación con las variaciones de presión encontradas en el flujo considerado, entonces Estas variaciones de presión causarán solo pequeños cambios en la densidad. De manera similar, si el coeficiente de volumen de expansión térmica es pequeño en relación con las variaciones de temperatura encontradas por una partícula, entonces las variaciones de temperatura causarán solo pequeños cambios en la densidad. Un flujo incompresible es un caso idealizado, en el que las variaciones de presión, temperatura, etc., encontradas por una partícula causan un cambio cero en la densidad de la partícula. Realmente no existe tal cosa como un fluido verdaderamente incompresible. En un flujo incompresible, no hay cambio (con respecto al tiempo) en el volumen específico (y, por lo tanto, la densidad) de cada partícula de fluido. Por lo tanto, la densidad es constante a lo largo de cualquier ruta de partículas dada (una ruta es la curva trazada en el tiempo por una partícula dada). Sin embargo, en general, la densidad de diferentes partículas puede ser diferente entre sí, debido a que las partículas están a temperaturas diferentes, de composición diferente, o a presiones diferentes (menos probable), etc. Por lo tanto, el flujo puede ser incompresible (el la densidad es una constante a lo largo de una ruta) y, sin embargo, muestra variaciones en la densidad (la densidad varía a lo largo de las curvas que cruzan las rutas). Uno encuentra esto en flujos estratificados, por ejemplo. Como un caso particular, si todas las partículas de fluido en un flujo incompresible tienen la misma densidad, entonces la densidad es constante en todas partes en el dominio del flujo y en todo momento, y creo que el flujo es homocórico. Este es el caso típicamente descrito en los libros de texto introductorios de mecánica de fluidos. El libro de Karamcheti, que trata sobre el flujo invisible incompresible, comienza con un capítulo introductorio que habla sobre las propiedades del fluido y el flujo. Allí, el autor distingue cuidadosamente el flujo incompresible del flujo compresible. Utiliza el análisis dimensional para llegar a cinco parámetros adimensionales que son relevantes para decidir si un flujo general puede considerarse incompresible o no, y si puede considerarse invisible o no.

Como expliqué en mi publicación anterior, su flujo de combustión puede denominarse compresible (es decir, dilatacional), aunque la densidad de ese fluido no varía debido a la presión. Debido a que existen variaciones de densidad significativas (debido a la liberación de calor químico), el flujo se denomina compresible. Si la razón por la cual la densidad no está influenciada por las variaciones de presión es que no hay variaciones de presión significativas en el flujo, entonces el flujo se denominaría flujo de presión constante compresible. Si, en cambio, la razón es la naturaleza de la ecuación de estado del fluido, entonces no sé cuál sería la descripción apropiada, aunque el flujo aún se encuentra dentro de la categoría de compresión. ¿Quizás un flujo de líquido compresible?

Ambas descripciones suenan extrañas, porque estamos acostumbrados a pensar que el término “compresible” tiene que ver únicamente con la compresibilidad global del fluido, es decir, la capacidad de un cambio de presión para producir un cambio de densidad. Sin embargo, desde el punto de vista matemático, las simplificaciones de las ecuaciones de movimiento obtenidas por el supuesto de densidad constante son mucho más significativas que las obtenidas simplemente asumiendo que la densidad no es una función de la presión. Por lo tanto, los dinámicos de fluidos han usado tradicionalmente un adjetivo para etiquetar el caso de densidad constante. Desafortunadamente, ese adjetivo resulta ser “incompresible”, en lugar de las mejores opciones de “densidad constante” o “no dilatacional”. Esto lleva a una confusión del tipo que está experimentando, pero ahora es demasiado tarde para cambiar este uso histórico.