Kompressibel strömning, dysor och stötar

Machtalet är $M=V/a$, med ljudhastigheten $a=\sqrt{\gamma RT}$ för en ideal gas. Vid isentropisk strömning kopplas statiskt och stagnationstillstånd genom $T_0/T=1+(\gamma-1)M^2/2$ och $p_0/p=(T_0/T)^{\gamma/(\gamma-1)}$. Temperaturen i ljudhastigheten är den lokala statiska temperaturen, inte stagnationstemperaturen.

Med $\gamma=1{,}4$, $R=287\,\mathrm{J/(kg\,K)}$, $T_0=293\,\mathrm K$ och $p_0=100\,\mathrm{kPa}$ ger $M=5$ temperaturförhållandet $T/T_0=1/6$. Då är $T\approx48{,}9\,\mathrm K$ och $p/p_0=6^{-3{,}5}\approx0{,}00189$. Den lokala ljudhastigheten är ungefär 140 m/s och flödeshastigheten ungefär 700 m/s. De mycket låga temperaturerna visar också varför idealgasmodellen har ett begränsat giltighetsområde.

Ett strypt Lavalmunstycke har $M=1$ i halsen, som då har den kritiska arean $A^*$. För $A/A^*>1$ har area–Machsambandet både en subsonisk och en supersonisk lösning; fysiken avgör grenen. En rak stöt överför ett supersoniskt flöde till ett subsoniskt och ökar entropin. Stagnationstemperaturen bevaras i den adiabatiska stöten, men stagnationstrycket sjunker. Använd därför stötförhållanden först och sedan nya stagnations- och kritiska areavärden för efterföljande isentropiska delar.