ルートヴィヒ管

ルートヴィーク管は、超音速流を生成する安価で効率的な方法です。空気中のマッハ数 4 までの流れは、流れをさらに加熱しなくても簡単に得られます。加熱すると、マッハ数 11 まで到達できます。

ルートヴィヒ管は、短時間に超音速流を生成する風洞です。大型の真空ダンプタンクは、ダイアフラムまたは高速作動バルブによって、コンバージェントダイバージェントノズルの下流端から分離されています。ノズルの上流端は長い円筒形のチューブに接続されており、その断面積はノズルのスロート面積よりも大幅に大きくなっています。最初は、ノズルとチューブ内の圧力が高くなっています。トンネルを開始するために、ダイアフラムを適切な切断装置で突き刺すか、バルブを開くなどして破裂させます。ダイアフラムが破裂すると、通常、衝撃波が低圧領域 (ここではダンプタンク) に伝播し、膨張波が高圧領域 (ここではノズルと長いチューブ) に伝播します。この不安定な膨張が長いチューブを通って伝播すると、ノズルに向かって安定した亜音速流が発生し、コンバージェントダイバージェントノズルによって超音速状態まで加速されます。膨張波がチューブの遠端で反射されて再びノズルに到達するまで、流れは一定です。実用的な理由から、ほとんどのルートヴィヒ管の流動時間は約 100 ミリ秒です。^[1]多くの目的において、この流動時間は十分です。ただし、膨張波の反射間の複数の準静的流れを利用することで、最大 6 秒の実験時間を実現できます。^[2]

ルートヴィヒ管は、1955 年に、低い運用コストで高いレイノルズ数を実現できる遷音速または超音速風洞の設計を求める競争に応えて、ヒューバート ルートヴィヒ (1912-2000) によって発明されました。ルートヴィヒ教授は、遷音速翼の抗力に対する後退角の大きな影響を実験的に実証し、説明した人物でもあります (1937 年の博士論文)。

• ショックチューブ
• 超音速風洞
• 極超音速風洞

• カリフォルニア工科大学のルートヴィヒ管研究所
• ドイツ、ブレーメンの ZARM にある加熱ルートヴィヒ管
• 遷音速ルートヴィークトンネルの運用（ビデオ）