Regime ipersonico: differenze tra le versioni

Versione delle 00:07, 18 ago 2014

Versione delle 23:05, 21 dic 2014

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La descrizione dei flussi aerodinamici si basa su un certo tipo di parametri, detti [[gruppo adimensionale|gruppi adimensionali]], che permettono di semplificare e ridurre il numero di casi possibili da analizzare. Nel caso di flussi transonici, il [[numero di Mach]] e il [[numero di Reynolds]] ne permettono un'agevole classificazione.

Ovviamente anche il regime ipersonico richiede tali parametri: innanzitutto, l'equazione che governa l'angolo dell'[[Onda d'urto (fluidodinamica)|onda d'urto]] tende a diventare indipendente dal numero di Mach dai 10 Mach in avanti; in secondo luogo, la formazione di intense onde d'urto attorno al corpo in volo indica che il numero di Reynolds diviene meno rilevante nella descrizione dello [[strato limite]] del corpo (benché resti comunque importante); infine, le elevate temperature del regime ipersonico segnalano l'importanza degli effetti dei [[gas|gas reali]]. Per quest'ultimo motivo, lo studio del regime ipersonico è spesso denominato "'''aerotermodinamica'''".

L'introduzione dei gas reali richiede un numero superiore di variabili necessarie alla descrizione dello stato del gas: mentre un gas stazionario è caratterizzato da tre parametri (la [[pressione]], la [[temperatura]] e il [[volume]]) e un gas in movimento da quattro (i tre precedenti più la [[velocità]]), un gas ad elevate temperature e in equilibrio chimico richiede delle equazioni di stato per ogni suo componente, mentre un gas non in equilibrio è descritto da queste equazioni se si aggiunge un'ulteriore variabile, cioè il tempo. Tutto questo significa che per descrivere un flusso non all'equilibrio in ogni istante temporale servono tra le 10 e le 100 variabili; inoltre, si deve ricordare che un flusso ipersonico rarefatto (solitamente caratterizzato da un [[numero di Knudsen]] superiore a uno) non segue le [[equazioni di Navier-Stokes]].

I regimi ipersonici vengono solitamente classificati in base alla loro energia totale, espressa come [[entalpia]] totale (in MJ/kg), pressione totale (in kPa o MPa), pressione di stagnazione (sempre in kPa o MPa), temperatura di stagnazione (in K), o velocità (in km/s).

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===Gas dissociato===

In questo regime, i gas multimolecolari iniziano a [[dissociazione (chimica)|dissociarsi]] nel momento in cui vengono a contatto con l'[[Onda d'urto (fluidodinamica)|onda d'urto]] generata dal corpo e il tipo di gas considerato diviene importante per gli effetti del flusso. La [[catalisi|superficie di catalisi]], e di conseguenza anche il tipo di materiale utilizzato, gioca un ruolo fondamentale nel calcolo della superficie che si riscalda. L'inizio di questa fase corrisponde al momento in cui il primo componente del gas inizia a dissociarsi nel punto di stagnazione del flusso, il termine si ha quando gli effetti della [[ionizzazione]] iniziano ad essere rilevanti.

===Gas ionizzato===