gasdynamiske

Gasdynamikk er studiet av gassers bevegelse og egenskaper under forhold der flyten er kompressibel og tettheten varierer betydelig. Fenomenene som undersøkes inkluderer høyhastighetsflyt, rakett- og jetdrift, eksplosive hendelser og astrofysiske prosesser, der sjokkbølger, bølger av utvidelse og sterke trykkvariasjoner spiller en sentral rolle. Adjektivet gasdynamiske brukes ofte om fenomener eller prosesser som hører til dette fagfeltet.

Grunnleggende prinsipper og ligninger: De dynamiske oppgavene styres av kontinuitetsligningen, bevegelsesligningene (Euler-ligningene eller mer generelt Navier–Stokes-ligningene for viskositet) og energiligningen, sammen med en tilstandsligning for gassen, ofte en ideell gass med adiabatiske indeks γ. For isentrope prosesser er entropien konstant. Hastigheten i forhold til lydhastigheten gir Mach-tallet, som bestemmer om flyten er subsonisk, transsonisk eller supersonisk.

Viktige fenomener: Sjokkbølger oppstår ved supersoniske strømmer i møte med hindringer, og følger Rankine–Hugoniot-forholdene. Prandtl–Meyer-utvidelsesbølger beskriver isentrope utvidelser, som ofte ses i ventiller og fritt utvidede strømmer. Choking kan forekomme i nozzler og ventiler, noe som begrenser maksimal massestrøm.

Metoder og anvendelser: En- eller to-dimensjonale analytiske løsninger finnes for enkelte ideelle modeller, men de fleste praktiske problemstillinger løses numerisk med CFD (computational fluid dynamics). Dette inkluderer høytoppklarte skjematikk-koder som kan fange sjokkbølger og turbulens. Vanskelige anvendelser finnes innen luftfart, turbomaskiner, eksplosjonsmodellering, romfart og astrofysikk.