ضغط رام

ضغط الصدمة هو الضغط الذي يُسلط على جسم يتحرك عبر وسط سائل ، وينتج عن الحركة الكلية النسبية للسائل وليس عن الحركة الحرارية العشوائية. ^{[ 1 ]} ويتسبب هذا الضغط في توليد قوة سحب على الجسم. يُعطى ضغط الصدمة بصيغة موتر كما يلي:

${\displaystyle P_{\text{ram}}=\rho u_{i}u_{j}}$, ^{[ 2 ]}

أين${\displaystyle \rho }$هي كثافة السائل؛${\displaystyle P_{\text{ram}}}$ هو معدل تدفق الزخم في الثانية الواحدة في${\displaystyle i}$الاتجاه عبر سطح ذي عمود في${\displaystyle j}$اتجاه.${\displaystyle u_{i},u_{j}}$هي مركبات سرعة المائع في هذه الاتجاهات. موتر إجهاد كوشي الكلي${\displaystyle \sigma _{ij}}$هو مجموع ضغط الكبش هذا والضغط الحراري المتساوي الخواص (في حالة عدم وجود لزوجة ).

في الحالة البسيطة عندما تكون السرعة النسبية عمودية على السطح، ويتم نقل الزخم بالكامل إلى الجسم، يصبح ضغط الصدمة

${\displaystyle P_{\text{ram}}=1/2\rho u^{2}}$.

الصيغة الأويلرية لمعادلة كوشي للزخم لسائل هي ^{[ 1 ]}

${\displaystyle \rho {\frac {\partial {\vec {u}}}{\partial t}}=- {\vec {\nabla }}p-\rho ({\vec {u}}\cdot {\vec {\nabla }}){\vec {u}}+\rho {\vec {g}}}$

للضغط المتساوي الخواص${\displaystyle p}$، أين${\displaystyle {\vec {u}}}$هي سرعة السائل،${\displaystyle \rho }$كثافة السائل، و${\displaystyle {\vec {g}}}$التسارع الناتج عن الجاذبية. معدل أويلر لتغير الزخم في الاتجاه${\displaystyle i}$عند نقطة ما يكون (باستخدام ترميز أينشتاين ):

$\begin{aligned}{\frac {\partial }{\partial t}}(\rho u_{i})&=u_{i}{\frac {\partial \rho }{\partial t}}+\rho {\frac {\partial u_{i}}{\partial t}}\\&=u_{i}{\frac {\partial \rho }{\partial t}}-{\frac {\partial p}{\partial x_{i}}}-\rho u_{j}{\frac {\partial u_{i}}{\partial x_{j}}}+\rho g_{i}.\end{aligned}}}$

باستبدال قانون حفظ الكتلة، المعبر عنه بـ

${\displaystyle {\frac {\partial \rho }{\partial t}}=-{\vec {\nabla }}\cdot (\rho {\vec {u}})=-{\frac {\partial (\rho u_{j})}{\partial x_{j}}}}$،

هذا يعادل

${\displaystyle {\begin{aligned}{\frac {\partial }{\partial t}}(\rho u_{i})&=-{\frac {\partial p}{\partial x_{i}}}+\rho g_{i}-{\frac {\partial }{\partial x_{j}}}(\rho u_{i}u_{j})\\&=-{\frac {\partial }{\partial x_{j}}}\left[\delta _{ij}p+\rho u_{i}u_{j}\right]+\rho g_{i}\end{aligned}}}$

باستخدام قاعدة الضرب ودالة كرونكر دلتا${\displaystyle \delta _{ij}}$. الحد الأول بين القوسين هو الضغط الحراري المتساوي الخواص، والثاني هو ضغط الكبش.

في هذا السياق، يُعرَّف ضغط الصدمة بأنه نقل الزخم عن طريق الحمل (تدفق المادة حاملةً الزخم عبر سطح ما إلى داخل جسم ما). الكتلة لكل وحدة ثانية تتدفق إلى حجم معين.${\displaystyle V}$محصور بسطح${\displaystyle S}$يكون

${\displaystyle -\oint _{S}\rho {\vec {u}}\cdot \mathrm {d} {\vec {S}}}$

والزخم الذي يحمله في الثانية الواحدة إلى داخل الجسم هو

${\displaystyle -\oint _{S}{\vec {u}}\rho {\vec {u}}\cdot \mathrm {d} {\vec {S}}=-\int _{V}{\frac {\partial }{\partial x_{j}}}\left[u_{i}\rho u_{j}\right]\mathrm {d} V,}$

يساوي حد ضغط الصدمة. يمكن توسيع هذا النقاش ليشمل قوى السحب؛ فإذا نقلت كل المادة الساقطة على سطح ما زخمها بالكامل إلى الحجم، فإن هذا يُعادل (من حيث نقل الزخم) دخول المادة إلى الحجم (كما في السياق أعلاه). من ناحية أخرى، إذا نُقلت السرعة العمودية على السطح فقط، فلن تكون هناك قوى قص، وسيزداد الضغط الفعال على ذلك السطح بمقدار

${\displaystyle P_{\text{ram}}=1/2\rho u_{n}^{2}}$،

أين${\displaystyle u_{n}}$هي مركبة السرعة العمودية على السطح.

ما هو ضغط الهواء الديناميكي عند مستوى سطح البحر بسرعة 100  ميل في الساعة ؟

• مدخل الهواء الديناميكي – نظام لسحب الهواء يساعد في تحسين أداء المحرك وتبريده، ويستخدم عادةً في الطائرات والمركبات الأخرى عالية الأداء
• توربين الهواء الديناميكي – مروحة تستخدمها الطائرات لتوليد الطاقة
• المظلة ذات الجناح المرن - جناح مظلة غير صلب ينتفخ بفعل الرياح، والمعروف أيضًا باسم مظلة الهواء المضغوط
• البقعة الزرقاء - تجريد الغاز من المجرات بفعل ضغط الصدمة