Fluxurile supersonice sunt caracterizate de viteze mai mari decât viteza sunetului într-un mediu. Înțelegerea parametrilor critici, cum ar fi numărul Mach și formarea undelor de șoc, este esențială pentru analiza și proiectarea sistemelor aerodinamice de mare viteză.

Numărul Mach în debite supersonice

Numărul Mach este o cantitate nedimensibilă reprezentând raportul dintre viteza unui obiect și viteza locală a sunetului. Se calculează ca M = v / a, unde v este viteza de curgere și a[ este viteza sunetului.

În fluxurile supersonice, numărul Mach depăşeşte 1.0. Pe măsură ce numărul Mach creşte, proprietăţile fluxului, cum ar fi presiunea, temperatura şi densitatea, se schimbă semnificativ, afectând comportamentul fluxului în jurul obiectelor.

Formație unde de șoc

Undele de şoc sunt discontinuităţi bruşte în fluxul unde proprietăţile precum presiunea, temperatura şi densitatea cresc brusc. Se formează atunci când viteza de curgere depăşeşte viteza locală a sunetului, cauzând unde de compresie pentru a se coalesc într-o undă de şoc.

Undele de şoc pot fi clasificate ca oblic sau normal, în funcţie de orientarea lor faţă de flux. Undele de şoc normale se confruntă direct cu fluxul şi provoacă o scădere bruscă a numărului Mach, în timp ce undele de şoc oblic sunt înclinate şi duce la o schimbare în direcţia fluxului.

Calculez parametrii critici

Determinarea numărului Mach la care forma undelor de şoc implică analiza condiţiilor fluxului şi aplicarea relaţiilor de şoc. Numărul Mach critic este numărul Mach minim la care apare un unde de şoc într-o configuraţie de flux dată.

Ecuațiile cheie includ relațiile normale de șoc, care se referă la proprietățile fluxului în amonte și în aval. De exemplu, raportul de presiune între un șoc normal este dat de:

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

unde γ este raportul de căldură specific și M1 este numărul Mach din amonte.

  • Viteza de curgere
  • Viteza sunetului
  • Condiții de presiune și temperatură
  • Unghiuri de undă de șoc