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Séance de cours

Flux de masse dans les buses

Dans cours

ME-343: Mécanique des fluides compressibles

Fluides compressibles, vitesse sonique, ondes de choc, détente. ...

Description

Cette séance de cours couvre le concept de débit massique dans les buses, y compris la forme sans dimension, la relation avec la pression et les conditions sonores. Il traite également du remplacement du nombre de Mach dans les équations et fournit des exemples de calculs de débit massique.

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Enseignant·e

Flavio Noca

Source officielle

Concepts associés (14)

Tuyère

Une tuyère (tuyère propulsive dans le domaine de l'astronautique) est un conduit de section droite variable placé à l'arrière d'un moteur produisant des gaz de combustion chauds qui permet de transformer l'énergie thermique de ceux-ci en énergie cinétique. Pour atteindre cet objectif et en fonction du contexte de mise en œuvre, une tuyère peut être convergente, divergente ou comporter une section convergente et une autre divergente (tuyère de Laval).

Tuyère de Laval

La tuyère de Laval est un tube en forme de sablier utilisé pour accélérer des gaz chauds et sous pression qui le traversent jusqu'à ce qu'ils atteignent une vitesse supersonique. La tuyère convertit de manière optimale la chaleur des gaz en énergie cinétique. Elle permet de produire de grandes quantités d'énergie à partir de gaz de combustion. Des tuyères de Laval sont utilisées dans les moteurs-fusées, les turbines à vapeur et les turbines à gaz.

Pression

La pression est une grandeur physique qui traduit les échanges de quantité de mouvement dans un système thermodynamique, et notamment au sein d'un solide ou d'un fluide. Elle est définie classiquement comme l'intensité de la force qu'exerce un fluide par unité de surface. C'est une grandeur scalaire (ou tensorielle) intensive. Dans le Système international d'unités elle s'exprime en pascals, de symbole Pa. L'analyse dimensionnelle montre que la pression est homogène à une force surfacique ( ) comme à une énergie volumique ( ).

Nombre de Mach

Le nombre de Mach est un nombre sans dimension, noté Ma, qui exprime le rapport de la vitesse d'un objet dans un fluide à la vitesse du son dans ce même fluide. La vitesse du son dans un gaz variant avec sa nature et sa température, le nombre de Mach ne correspond pas à une vitesse fixe, il dépend des conditions locales. Il a été ainsi nommé en l'honneur du physicien et philosophe autrichien Ernst Mach par Jakob Ackeret. Aux températures habituelles et dans l'air, la vitesse du son vaut environ ou .

Bang supersonique

Le bang supersonique désigne l'onde sonore créée par un mobile à vitesse supersonique et sa propagation dans l'air. Le domaine qui nous intéresse est régi par les équations d'Euler qui négligent les propriétés de transport, en particulier la viscosité. Elles sont décrites par un nombre sans dimension, le nombre de Mach noté M, rapport de la vitesse dans le milieu à la vitesse du son dans ce même milieu, environ 340 m/s pour l'air au repos. L'utilisation de cette quantité montre l'invariance d'échelle : deux écoulements sur des corps homothétiques sont homothétiques.

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