Истечение через сужающееся сопло (простое отверстие) не может идти со скоростью большей скорости звука в самом узком сечении сопла.
И для расхода имеет значение не перепад давления, а их отношение на входе и выходе.

Общее направление: "Техническая термодинамика: истечение газов через сопла"

В смысле, щелевидный?

Есть такая эмпирическая формула, связывающая ветровое давление W в паскалях с плотностью воздуха ro и скоростью ветра v:
W=0.5*ro*v^2
Использовать ветровое давление в смысле градиента давлений на узкой щели заведомо некорректно (щель-то узкая), но так мы получим оценку скорости ветра сверху (причём сверху – по порядку величины как минимум):
v=sqrt(2W/ro)

Принимая W-101000 Па, ro=1,2255 кг/м3, имеем v=406 м/с. Что действительно выше скорости звука в воздухе при н.у. в 330 м/с.

Но тут вмешивается аэродинамика и, в первую очередь, турбулентное трение – даже если реализуется второй случай и весь воздух мгновенно исчезает, поддерживая давление "на той стороне" портала тождественно равное 0 Па, ненулевой вязкости воздуха по эту сторону будет хватать, чтобы "тормозить" ветер – преградой в этом смысле станет сам воздух, пытающийся протиснуться в портал.

Первый же случай отлично описывается обратной ситуацией – представьте, что воздух под давлением в 2 атмосферы вырывается из узкой щели (а вы при этом смотрите на неё изнутри). Согласитесь, звучит совершенно нестрашно, это буквально описание процесса стравливания воздушной пробки в системе отопления (там обычно гидравлическое давление как раз порядка 2-2,5 атм., воздушное упрощённо будем считать эквивалентным).

На закуску прикинем производительность этой щели. Из-за всё того же турбулентного трения никакого сверхзвукового истечения газа в ней не будет (вернее, вот прямо на границе во втором случае – вполне возможно, но уже в миллиметрах от неё – нет), но оценим, опять-таки, сверху: истечение воздуха при н.у. со скоростью 406 м/с. Параметры щели, если я правильно вас понял, что-то типа 60х3 см (средних размеров одноручный меч). Имеем воздушный поток 406*0,6*0,03=7,3 м3/с. Что довольно много, но уже в лекционной аудитории (~1000 м3) с открытыми окнами будет ощущаться как лёгкий бриз, не более, а уж на открытой местности – тем более. Это, напомню, оценка сверху, точнее считать нужно уже методами мат.моделирования, но я бы ставил на то, что реальные цифры будут ниже раз в пять-десять. Турбулентное трение в таких экстремальных условиях – страшная штука.

Можно привести и другую оценку для понимания. Нормальный бытовой пылесос имеет производительность порядка 10 л/с, строительные – 30-50 л/с. Ваш портал имеет на два порядка большую мощность. Что солидно, но всё ещё не настолько, чтобы превращать его в страшное оружие.

ReznoVV
Воздух сжимаемый: на больших скоростях и перепадах давления не работает.
Сверхзвуковое истечение из сопел турбулентное по Рейнольдсу. Турбулелентность никак не мешает разгоняться до сверхзвука газам в соплах Лаваля. (но на этапе расширения, в узкой части просто один Мах)

финикийский_торговец
Ага, но оценку сверху даёт. В смысле, реальная производительность такого портала будет точно не больше этого значения.

Так мы ж на внутренний срез сопла смотрим, нет? По моим представлениям, сверхзвуковое истечение там только на самом срезе будет, а в нашей атмосфере по эту сторону от него – никак не получается.

Впрочем, мои познания в технической термодинамике очень ограничены, я с куда более спокойными условиями привык дело иметь (динамика верхней атмосферы).

ReznoVV
В расширяющейся части скорость начнёт превышать скорость звука. Если перепад давления больше критического.

финикийский_торговец
Так в описываемом варианте аналог расширяющейся части сопла – на той стороне портала, в вакууме. Сам портал у нас играет роль критического сечения сопла, на нём скорость истечения газа достигает звуковой, разве нет?

финикийский_торговец
Что такое "простое отверствие"?

Так, а как скорость звука зависит от ширины щели? 0_0 Блин, как-то запутанно всё это!

ReznoVV
В смысле, трёхмерная щель. Это ж типа портала. Из пространства вырезали кусок формы небольшого холодного оружия или чего-то типа. Под поверхностью данного куска буквально ничего, причём такое ничего, которое заставляет всё остальное (допустим, за исключением гравитации, чтобы ещё с этим не страдать, но по идее, даже с гравитацией не будет больших эффектов из-за размеров трёхмерной щели) исчезать с концами. Я понятия не имею, будет ли как-то влиять трёхмерность щели на физику истечения. Наверное, какой-то вихрь должен образоваться трёхмерный???

Жесть. Оно ведь, по идее, ещё и закручиваться будет...

Увы, меня больше интересует второй случай. Похоже, там всё равно будет страшно, так? И если такую штуку сделать, то как минимум небольшой ураган поднимется?

И ещё *2, потому что трёхмерная (меч двусторонний). Ну и плюс чуток от эфесе, можно опустить.

То есть, на самом деле, никакого урагана, а просто будет ощущаться тяга? Если помещение сколько-нибудь большое и вентилируемое (у меня это тоннель, но тоннель очень-очень длинный (сеть во много тысяч км) и замечательно вентилируемый).

Меня скорее интересует наоборот - не будет ли эффект слишком мешать такой штукой махать. Цепляем такую щель на эфес и заставляем её двигаться синхронно эфесу. Берём средненького сверхчеловека (сильнее наших олимпийский чемпионов, но не прям суперпупер). Допустим, сцепление с поверхностью ног нашего оруженосца можно обеспечить. Вопрос в том, не будет ли эффект засасывания всё портить. Т.е. в теории эта штука, допустим, имба и испаряет любую материю. Но если её на практике удержит в руке только натуральный Супермен из комиксов, то смысла в ней нету. Разве что как в снаряде.

Матемаг
"Глубиной" меча можно пренебречь, полагаю, так что х2, да. Если, как верно указал финикийский_торговец, считать скорость течения газа на срезе портала звуковой, имеем 330*0,6*0,03*2=12 м3/с.

12 кубометров воздуха в секунду – это много, но не ужас-ужас. К примеру, для помещения сечением 2х3 метра (коридор в общежитии) это эквивалентно ветру со скоростью 2 м/с – весьма ощутимому, но всё ещё лёгкому бризу. Сквозняк в квартире посильнее бывает. При равномерном распределении по сечению, конечно, то есть на бесконечности.

Производительность систем вентиляции на километровом участке туннеля, думаю, тоже измеряется первыми кубометрами в секунду, если он действительно замечательно вентилируемый. На сколько-то значимом расстоянии от человека с мечом-порталом вклад от него в динамику воздуха в туннеле будет на одном уровне с вкладом от вентиляции, не более. Ураган там будет только в непосредственной близости от портала, думаю, на расстоянии до ~двух метров от него.

Считайте, ежесекундно в портале уничтожается ~15 килограмм вещества. Которое уравновешивается двусторонним характером портала и не даёт тяги на точку подвеса (минимальный импульс от "торца" меча будет, но им пренебрежём, это буквально десятки грамм-метров в секунду). Однако силы инерции никуда не деваются, любое перемещение портала в пространстве – работа против них. Я вам "на пальцах" механическую инерцию от газодинамики не оценю, не моя трава, но считая грубо – это не менее силового эквивалента перемещения 15 килограмм на расстояние, преодолеваемое порталом за секунду. Что солидно, но вполне под силу тренированному человеку даже не уровня

Которой коснётся, очевидно. Даже в миллиметре от портала воздушный поток не будет сдирать кожу или разрушать твёрдые предметы – эквивалент одной атмосферы это 1,33 кг/см2, что много, но не настолько. Махать же этой штукой, как оружием ближнего боя, будет достаточно утомительно из-за постоянной работы против сил трения воздушного потока. По ощущениям – как махать гироскопом, как мне кажется. Но да, даже просто тренированный человек с этим должен справиться – как справляется с маханием кувалдой для демонтажа, например, которая порядка 10 килограмм весит.

ReznoVV
Так, стоп, а откуда будет сила инерции? Если портал невесомый (допустим, что он невесомый), при перемещении он фактически "ест" всё на пути (опять же, без обратной реакции, иначе стартовые условия были бы другие), то что будет, кроме, собственно, рукоятки, сопротивляться перемещению портала? Не очень понял, как это работает, в смысле, откуда возникнет сопротивление.

Ей и не надо. Это штука для пробивания всяких суперпупербронь, а не для обычного боя. В частности, она с той же эффективностью, что и твёрдую материю, будет кушать магические щиты и вообще едва ли не что угодно.

В общем, ура, идея таки реализуемая! Спасибо вам большое! И тебе, финикийский_торговец, спасибо!

Матемаг
Хм, вообще вопрос интересный. Я-то себе представляю такой супер-пылесос, почему-то постоянно забывая о магической природе портала. Тогда действительно владельцу артефакта всё равно, что турбулентная картина постоянно перестраивается, "догоняя" портал – обратной связи-то от него нет, давления на точку крепления портала к эфесу это не оказывает, если в нём всё магически исчезает. Тогда им вообще любой ребёнок махать сможет, только никаких развевающихся одежд надевать на себя не надо, чтобы их не лишиться))

ReznoVV, тем более! И, кстати, эта штука, по идее, самим эффектом засасывания будет "помогать" всему пытающемуся от неё уклониться, в неё же и влететь. Так себе помощь, но всё же.

ReznoVV
Ага. И не больше.
Матемаг
Дырка, технически выражаясь, кхе-кхе. Соплом так-то и дырка является в широком смысле сопла, но речь о том что не специально рассчитанное устройство.

финикийский_торговец, а что такое непростое отверстие тогда? Которое меняет свою конфигурацию в зависимости от каких-то условий? Или которое просто достаточно велико? Не то чтобы мне это было принципиально знать, но просто интересно!

Матемаг
В общем случае (и в сферовакууме) есть суживающие сопла, расширяющиеся и их комбинация в виде сопла Лаваля.

финикийский_торговец, вопрос в том, какие у меня. На той стороне если ничего ("агрессивное ничего"), то... хмн.