衝撃（流体力学）

衝撃波は流れ場における突然の不連続性であり、流れの中で局所的な流速が局所的な音速を超えたときに発生します。^{[1]より具体的には、}マッハ数が1を超える流れです。

衝撃は、さまざまな小さな圧力パルスの合体によって形成されます。音波は圧力波であり、音波の速度で擾乱が媒体に伝わります。物体が流れ場内を移動しているとき、物体は音速で伝わる擾乱を発し、それに応じて残りの流れ場を調整します。^{[説明が必要]}ただし、物体自体が音速よりも速い速度で移動する場合、物体によって生成された擾乱は流れ場の残りの部分に伝わらず、その結果、ガス力学の用語では衝撃と呼ばれる突然の特性変化が発生します。

衝撃波は、速度、圧力、温度などの流れの特性の不連続な変化によって特徴付けられます。通常、衝撃波の厚さは平均自由行程の数倍（10 ⁻⁸ m程度）です。衝撃波は超音速流 では不可逆的な現象です（つまり、エントロピーが増加します）。

${\displaystyle \mathbf {T_{02}} =\mathbf {T_{01}} }$

${\displaystyle M_{2}=({\frac {{\frac {2}{\gamma -1}}+{M_{1}}^{2}}{{\frac {2\gamma }{\gamma -1}}{M_{1}}^{2}-1}})^{0.5}}$

${\displaystyle {\frac {p_{2}}{p_{1}}}={\frac {1+\gamma M_{1}^{2}}{1+\gamma M_{2}^{2} }}={\frac {2\gamma }{\gamma +1}}M_{1}^{2}-{\frac {\gamma -1}{\gamma +1}}}$

${\displaystyle {\frac {T_{2}}{T_{1}}}={\frac {1+{\frac {\gamma -1}{2}}M_{1}^{2}}{1+{\frac {\gamma -1}{2}}M_{2}^{2}}}={\frac {(1+{\frac {\gamma -1}{2}}M_{1}^{2})({\frac {2\gamma }{\gamma -1}}M_{1}^{2}-1)}{\frac {(\gamma +1)^{2}M_{1}^{2}}{2(\gamma -1)}}}}$

${\displaystyle {\frac {a_{2}}{a_{1}}}={({\frac {T_{2}}{T_{1}}})}^{0.5}}$

${\displaystyle {\frac {\rho _{2}}{\rho _{1}}}={\frac {p_{2}}{p_{1}}}{\frac {T_{1}}{T_{2}}}}$

${\displaystyle {\frac {p_{01}}{p_{1}}}=(1+{\frac {\gamma -1}{2}}M_{1}^{2})^{\frac { \ガンマ }{\ガンマ -1}}}$

${\displaystyle {\frac {p_{02}}{p_{2}}}=(1+{\frac {\gamma -1}{2}}M_{2}^{2})^{\frac { \ガンマ }{\ガンマ -1}}}$

ここで、インデックス 1 は上流特性を示し、インデックス 2 は下流特性を示します。下付き文字 0 は、全体またはよどみ特性を示します。T は温度、M はマッハ数、P は圧力、ρ は密度、γ は比熱比です。

• マッハ数
• 防音壁
• 超音速流