Supersonic virtoja ovat ominaista nopeus suurempi kuin äänen nopeus medium. Kriittisten parametrien, kuten Mach numero ja shokkiaaltomuodostelma, ymmärtäminen on välttämätöntä analysoinnissa ja suunnittelussa suurten nopeuksien aerodynaamisten järjestelmien.

Mach numero superääni virtaa

Mach-luku on mittasuhteiton määrä, joka kuvaa kohteen nopeutta paikalliseen äänennopeuteen. Se lasketaan seuraavasti: M = v / a, jossa [v] on virtausnopeus ja []]a[] on äänen nopeus.

Yliäänivirrassa Mach-luku ylittää 1.0. Machin kasvaessa virtausominaisuudet, kuten paine, lämpötila ja tiheys muuttuvat merkittävästi, mikä vaikuttaa virtausten käyttäytymiseen esineitä ympäröivässä ympäristössä.

Shockwave-muodostelma

Shockwave on äkillinen keskeytyksiä virtaus, jossa ominaisuudet kuten paine, lämpötila ja tiheys kasvavat jyrkästi. Ne muodostuvat, kun virtausnopeus ylittää paikallisen äänen nopeutta, mikä aiheuttaa puristusaallot sulautua osaksi iskuaalto.

Shockwaveja voidaan luokitella vinoiksi tai normaaleiksi riippuen niiden suunnasta suhteessa virtausta. Normaalit iskuaallot suoraan kohtaavat virtauksen ja aiheuttavat äkillisen Mach-luvun laskun, kun taas vinoviivaiset iskuaallot ovat kaltevia ja johtavat virtauksen suunnan muutokseen.

Kriittisten parametrien laskeminen

Määritetään Mach numero, jossa shokkiaaltojen muodossa on analysoida virtausolosuhteet ja soveltamalla shokkisuhteet. Kriittinen Mach numero on minimi Mach numero, jossa shokkiaalto näkyy tietyssä virtauskokoonpanossa.

Keskeiset yhtälöt sisältävät normaalit iskusuhteet, jotka liittyvät virtaussuuntaan ja virtaussuuntaan. Esimerkiksi painesuhde normaalin iskun aikana on annettu:

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

jossa γ on spesifinen lämpösuhde ja M1 on Mach-virran ylävirtaan.

  • Virtausnopeus
  • Äänen nopeus
  • Paine ja lämpötila
  • Shockwave-kulmat