Flujo de Rayleigh

El flujo de Rayleigh (así llamado por Lord Rayleigh) es un tipo de flujo compresible en conductos. Se caracteriza por ser diabático (absorbe o cede calor) pero mantener una sección de paso constante sin cambio en la masa que circula y sin efecto de la fricción. Aunque el caso general es el compresible, se pueden aplicar los resultados también para el caso simplificado de flujo incompresible. Su planteamiento analítico parte de las premisas del modelo de gas perfecto.Debido a esta transferencia de calor, la temperatura de remanso (también llamada de estancamiento o total) cambia con el intercambio de calor. Esto particularmente lo diferencia de otros casos como el flujo de Fanno o el flujo compresible con variación de sección, donde la temperatura de remanso es constante. Este intercambio afecta también a la presión de remanso con lo que se denomina como efecto Rayleigh: el aumento de la temperatura genera una cambio de la densidad que para conservar el gasto másico altera la velocidad. Por conservación de la energía se produce una variación de presión. Así la adición de calor al flujo tenderá a llevar el flujo — sea este supersónico o subsónico — a Mach unitario, bloqueándolo. A la inversa, la cesión de calor al exterior tenderá a bajar el número de Mach si es subsónico y a aumentarlo si es supersónico. Se puede demostrar que para gas perfecto la máxima entropía ocurre para M=1.Este modelo es normalmente apropiado para describir el flujo en cámaras de combustión de ciclos Joule-Brayton, usados en motores de aviación y generación de energía eléctrica con turbina de gas.