マッハ波

流体力学において、マッハ波は弱い不連続とも呼ばれ、^[1]^[2]圧縮性の流れに加えられたわずかな圧力変化によって生じる音速で伝わる圧力波です。これらの弱い波は、十分なマッハ波がどこかに存在する場合、超音速の流れの中で結合して衝撃波になります。このような衝撃波はマッハステムまたはマッハフロントと呼ばれます。したがって、マッハ波の発生を十分に間隔をあけることで、超音速の流れで衝撃のない圧縮または膨張が可能になります (超音速の流れにおける等エントロピー圧縮を参照)。マッハ波は、流量の時間平均が変化しない斜め衝撃波の弱い限界です (通常の衝撃はもう 1 つの限界です)。音速で移動する物体のサイズが 0 に近い場合、この波の影響領域はマッハコーンと呼ばれます。^[3]^[4]

マッハ角

マッハ波はマッハ角μで流れを横切って伝播する。マッハ角 μはマッハ波の波面と運動ベクトルの反対を向くベクトルとの間に形成される角度である。^[3]^[5]これは次のように与えられる。

\mu =\arcsin \left({\frac {1}{M}}\right),

ここでMはマッハ数です。

マッハ波は、シュリーレン法やシャドウグラフ法で流れの局所的なマッハ数を決定するために使用できます。エルンスト・マッハによる初期の観察では、ダクトの壁に溝を付けてダクト内にマッハ波を発生させ、それをシュリーレン法で撮影してノズルとダクト内の流れに関するデータを取得しました。マッハ角は、遷音速飛行中の航空機の周囲の蒸気コーンなど、空気中の凝縮によって視覚化されることもあります。

参照

参考文献

^ Landau、Lev Davidovich、Evgenii Mikhailovich Lifshitz。流体力学：LandauとLifshitz：理論物理学のコース、第6巻。第6巻。Elsevier、2013年。
^ ゼルドヴィッチ、I︠A︡kov Borisovich、ユーリイ・ペトロヴィッチ・ライザー、ウォレス・D・ヘイズ。衝撃波と高温流体現象の物理学。第1巻。ニューヨーク：アカデミック・プレス、1966年。
^ ab 佐相明宏 (2020-01-02). 「4.3 斜め衝撃波」圧縮性流体力学と衝撃波名古屋、日本: Springer Nature Singapore. pp. 80– 82. doi :10.1007/978-981-15-0504-1. ISBN 978-981-15-0504-1. S2CID 213248761。
^ E. Carscallen, William; Patrick, H. Oosthuizen (2013-07-12).圧縮性流体の流れ入門（第2版）. CRC Press . ISBN 978-1-4398-7792-0。
^ NASA のマッハ角。

外部リンク

平板とくさびで斜めの衝撃波と多数のマッハ波を発生させる超音速風洞試験のデモンストレーション（マッハ 2.5）（ビデオ）

[1] Landau、Lev Davidovich、Evgenii Mikhailovich Lifshitz。流体力学：LandauとLifshitz：理論物理学のコース、第6巻。第6巻。Elsevier、2013年。

[2] ゼルドヴィッチ、I︠A︡kov Borisovich、ユーリイ・ペトロヴィッチ・ライザー、ウォレス・D・ヘイズ。衝撃波と高温流体現象の物理学。第1巻。ニューヨーク：アカデミック・プレス、1966年。

[sasoh-3] 佐相明宏 (2020-01-02). 「4.3 斜め衝撃波」圧縮性流体力学と衝撃波名古屋、日本: Springer Nature Singapore. pp. 80– 82. doi :10.1007/978-981-15-0504-1. ISBN 978-981-15-0504-1. S2CID 213248761。

[4] E. Carscallen, William; Patrick, H. Oosthuizen (2013-07-12).圧縮性流体の流れ入門（第2版）. CRC Press . ISBN 978-1-4398-7792-0。

[5] NASA のマッハ角。