CONTENTS vii
11 Rayleigh Flow 219
11.1 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219
11.2 Governing Equation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 220
11.3 Rayleigh Flow Tables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223
11.4 Examples For Rayleigh Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225
12 Evacuating SemiRigid Chambers 233
12.1 Governing Equations and Assumptions . . . . . . . . . . . . . . . . . . 234
12.2 General Model and Non-dimensioned . . . . . . . . . . . . . . . . . . 236
12.2.1 Isentropic Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 237
12.2.2 Isothermal Process in The Chamber . . . . . . . . . . . . . . . 238
12.2.3 A Note on the Entrance Mach number . . . . . . . . . . . . . . 238
12.3 Rigid Tank with Nozzle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 239
12.3.1 Adiabatic Isentropic Nozzle Attached . . . . . . . . . . . . . . . 239
12.3.2 Isothermal Nozzle Attached . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
12.4 Rapid evacuating of a rigid tank . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
12.4.1 With Fanno Flow . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 241
12.4.2 Filling Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243
12.4.3 The Isothermal Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
12.4.4 Simple Semi Rigid Chamb er . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 244
12.4.5 The “Simple” General Case . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 245
12.5 Advance Topics . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 246
13 Evacuating under External Volume Control 249
13.1 General Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249
13.1.1 Rapid Process . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 250
13.1.2 Examples . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
13.1.3 Direct Connection . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 253
13.2 Summary . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 254
14 Oblique Shock 257
14.1 Preface to Oblique Shock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 257
14.2 Introduction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
14.2.1 Introduction to Oblique Shock . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258
14.2.2 Introduction to Prandtl–Meyer Function . . . . . . . . . . . . . 258
14.2.3 Introduction to Zero Inclination . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
14.3 Oblique Shock . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259
14.4 Solution of Mach Angle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262
14.4.1 Upstream Mach Number, M
1
, and Deflection Angle, δ . . . . . 262
14.4.2 When No Oblique Sho ck Exist or When D > 0 . . . . . . . . . 265
14.4.3 Upstream Mach Number, M
1
, and Shock Angle, θ . . . . . . . 273
14.4.4 Given Two Angles, δ and θ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274
14.4.5 Flow in a Semi–2D Shape . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 276
14.4.6 Small δ “Weak Oblique shock” . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278
14.4.7 Close and Far Views of the Oblique Shock . . . . . . . . . . . . 278