Критический поток — это эффект, возникающий в сжимаемом потоке. Параметр, который становится критическим или «ограниченным», — это скорость или массовый расход .

Возникновение критического потока связано с эффектом Вентури . Когда поток жидкости (в широком смысле термина «жидкость», включающем также и газообразное состояние) при данных давлении и температуре протекает через гидравлическое или аэродинамическое сопротивление , связанное с уменьшением поперечного сечения потока (такое, как, например, клапан или местное сужение трубы), в область с более низким давлением, то скорость этого потока возрастает. Если в «верхней» части потока (до его сужения) имеются дозвуковые условия, то в месте сужения скорость потока возрастает (согласно закону сохранения масс). В то же время, эффект Вентури приводит к тому, что статическое давление, а значит и плотность, в месте сужения падает. При некотором значении скорости жидкости возникают такие условия, при которых дальнейшее уменьшение давления после сужения не приводит к дальнейшему увеличению массового расхода (при неизменном давлении перед сужением). Для однородных жидкостей физическая точка, при которой возникает критический поток при адиабатных условиях , достигается тогда, когда линейная скорость потока достигает скорости звука , или иными словами, при достижении числом Маха значения 1 . В критическом потоке массовый расход может возрастать в том случае, если растёт давление в верхней части потока или уменьшается температура в верхней части потока.

Рассмотрение критического потока газов важно для многих инженерных приложений, так как массовый расход не зависит от «нижнего» давления (в части потока после сужения), а только от давления и температуры в «верхней» части потока перед сужением. При критических условиях клапаны и насадки могут быть использованы для создания требуемых массовых расходов.

Примечания