Οι υπερηχητικές ροές χαρακτηρίζονται από ταχύτητες μεγαλύτερες από την ταχύτητα του ήχου σε ένα μέσο. Η κατανόηση των κρίσιμων παραμέτρων, όπως ο αριθμός Mach και ο σχηματισμός κρουστικών κυμάτων, είναι απαραίτητη για την ανάλυση και το σχεδιασμό αεροδυναμικών συστημάτων υψηλής ταχύτητας.

Mach Αριθμός σε υπερηχητικές ροές

Ο αριθμός Mach είναι μια αδιάστατη ποσότητα που αντιπροσωπεύει το λόγο της ταχύτητας ενός αντικειμένου προς την τοπική ταχύτητα του ήχου. Υπολογίζεται ως [M = v / a[, όπου v] είναι η ταχύτητα ροής και a] είναι η ταχύτητα του ήχου.

Στις υπερηχητικές ροές, ο αριθμός Mach ξεπερνά το 1,0. Καθώς ο αριθμός Mach αυξάνεται, οι ιδιότητες ροής όπως η πίεση, η θερμοκρασία και η πυκνότητα αλλάζουν σημαντικά, επηρεάζοντας τη συμπεριφορά της ροής γύρω από αντικείμενα.

Σχηματισμός Shockwave

Τα κρουστικά κύματα είναι απότομες ασυνέπειες στη ροή όπου ιδιότητες όπως η πίεση, η θερμοκρασία και η πυκνότητα αυξάνονται απότομα.

Τα κρουστικά κύματα μπορούν να ταξινομηθούν ως λοξά ή φυσιολογικά, ανάλογα με τον προσανατολισμό τους σε σχέση με τη ροή. Τα κανονικά κρουστικά κύματα αντιμετωπίζουν άμεσα τη ροή και προκαλούν ξαφνική μείωση στον αριθμό Mach, ενώ τα λοξά κρουστικά κύματα έχουν κλίση και έχουν ως αποτέλεσμα αλλαγή στην κατεύθυνση ροής.

Υπολογισμός κρίσιμων παραμέτρων

Ο κρίσιμος αριθμός Mach είναι ο ελάχιστος αριθμός Mach στον οποίο ένα κρουστικό κύμα εμφανίζεται σε μια δεδομένη διαμόρφωση ροής.

Οι βασικές εξισώσεις περιλαμβάνουν τις κανονικές σχέσεις σοκ, οι οποίες αφορούν ιδιότητες ροής ανάντη και κατάντη. Για παράδειγμα, ο λόγος πίεσης σε μια κανονική καταπληξία δίνεται από:

P2 / P1 = 1 + 2γ / (γ + 1) * (M12 - 1)

όπου γ είναι ο ειδικός λόγος θερμότητας και M1 είναι ο ανάντη αριθμός Mach.

  • Ταχύτητα ροής
  • Ταχύτητα ήχου
  • Συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας
  • Γωνία κρουστικού κύματος