Oplossen voor kritieke parameters in supersonische stromen: Mach nummer en schokgolf vorming

Supersonische stromen worden gekenmerkt door snelheden die groter zijn dan de snelheid van het geluid in een medium. Het begrijpen van de kritieke parameters, zoals Mach-nummer en schokgolfvorming, is essentieel voor het analyseren en ontwerpen van hoge snelheid aerodynamische systemen.

Mach-nummer in Supersonische stromen

Het Mach-nummer is een dimensieloze hoeveelheid die de verhouding van de snelheid van een object tot de lokale snelheid van het geluid weergeeft. Het wordt berekend als M = v / a, waar v de stroomsnelheid is en a] de snelheid van het geluid is.

In supersonische stromen, het Mach nummer groter dan 1.0. Naarmate het Mach aantal toeneemt, stroomeigenschappen zoals druk, temperatuur en dichtheid veranderen aanzienlijk, die het gedrag van de stroom rond objecten beïnvloeden.

Vorming van de schokgolf

De schokgolven zijn abrupte onderbrekingen in de stroom waar eigenschappen zoals druk, temperatuur en dichtheid sterk toenemen. Ze vormen zich wanneer de stroomsnelheid de lokale snelheid van het geluid overschrijdt, waardoor compressiegolven samensmelten in een schokgolf.

De schokgolven kunnen worden geclassificeerd als schuin of normaal, afhankelijk van hun oriëntatie ten opzichte van de stroom. Normale schokgolven direct geconfronteerd met de stroom en veroorzaken een plotselinge daling van Mach aantal, terwijl schuine schokgolven zijn geneigd en resulteren in een verandering in stroomrichting.

Berekenen van kritieke parameters

Het bepalen van het Mach-nummer waarbij schokgolven ontstaan, omvat het analyseren van stroomomstandigheden en het toepassen van de schokverhoudingen. Het kritische Mach-nummer is het minimum Mach-nummer waarbij een schokgolf in een gegeven stroomconfiguratie verschijnt.

De belangrijkste vergelijkingen omvatten de normale schokverhoudingen, die betrekking hebben op stroomopwaarts en stroomafwaarts stroomeigenschappen. Bijvoorbeeld, de drukverhouding over een normale schok wordt gegeven door:

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

waarbij γ de specifieke warmteverhouding is en M1 het stroomopwaarts Machgetal is.