Strozzamento dell'Ugello (Nozzle Choking): Limitazioni di Flusso in Fluidi Comprimibili
Definizione
Lo strozzamento dell'ugello (nozzle choking) si verifica quando la velocità del flusso alla gola dell'ugello raggiunge la velocità locale del suono (Mach 1). A questo punto, la portata massica diventa massima e non può aumentare ulteriormente alzando la pressione a monte.
Fisica
- Ugello convergente: sezione diminuisce → velocità ↑, pressione ↓.
- Man mano che Mach → 1, la pressione cala rapidamente.
- A Mach 1 (strozzato), pressione in gola = pressione critica (P*).
Rapporto di Pressione Critico
Per gas ideale:
PRc = P*/P₀ = [(γ+1)/2]^(γ/(γ-1))
- γ = rapporto calori specifici (Cp/Cv)
- Aria (γ=1,4): PRc ≈ 0,528
Effetti dello Strozzamento
- Portata massica fissa (indipendente da pressione a valle).
- Instabilità flusso → rumore, vibrazioni.
- Possibile separazione strato limite → danneggiamento ugello.
- Onde di espansione a valle se ugello convergente-divergente (de Laval).
Applicazioni
Motori a razzo, turbine a vapore/gas, gallerie vento supersoniche, valvole di sicurezza.