超音速風洞

超音速風洞は、超音速（1.2 < M <5）を生み出す風洞です。マッハ数と流量はノズルの形状によって決まります。レイノルズ数は、密度レベル（沈降室内の圧力）を変えることで変化します。したがって、高い圧力比が必要です（M = 4の超音速領域では、この比は10のオーダーです）。それとは別に、静温度が十分に低くなると、水分の凝縮やガスの液化が発生することがあります。つまり、超音速風洞には通常、乾燥または予熱設備が必要です。超音速風洞は電力需要が大きいため、ほとんどは連続運転ではなく断続運転用に設計されています。

最初の超音速風洞（断面積 2 cm）はイギリスの国立物理学研究所に建設され、1922 年に稼働を開始しました。

楽観的な推定: 圧力比、テストセクションのMでの通常の衝撃に対する全圧力比: ${\displaystyle \leq}$

${\displaystyle {\frac {P_{t}}{P_{amb}}}\leq \left({\frac {P_{t_{1}}}{P_{t_{2}}}}\right)_{M_{1}=M_{m}}}$

例:

試験部の温度:

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

= 330 K: = 70 K、= 4 ${\displaystyle T_{t}}$${\displaystyle T_{m}}$${\displaystyle M_{m}}$

速度範囲は貯留層温度によって制限される

超音速風洞を稼働させるのに必要な電力は膨大で、試験セクションの断面積 1 平方メートルあたり 50 MW 程度です。このため、ほとんどの風洞は高圧タンクに蓄えられたエネルギーを使用して断続的に稼働します。これらの風洞は、断続的超音速ブローダウン風洞とも呼ばれます (その概略図を下に示します)。巨大な出力を実現するもう 1 つの方法は、真空貯蔵タンクを使用することです。これらのトンネルは吸気式超音速風洞と呼ばれ、低いレイノルズ数に制限されるため、めったに使用されません。一部の大国では、連続稼働する大規模な超音速トンネルが建設されています。写真に 1 つ示されています。超音速風洞を稼働させる際のその他の問題には、次のものがあります。

• 試験セクションの起動と停止（少なくとも最小圧力比の維持に関連）
• 乾燥した空気の十分な供給
• 衝撃波の反射や（場合によっては）閉塞による壁の干渉効果
• 断続的なトンネル内での短い稼働時間により迅速な測定が可能な高品質の機器

ルートヴィーク管などのトンネルは、テスト時間が短く（通常 1 秒未満）、レイノルズ数が比較的高く、電力要件が低くなります。

• Pope, A.; Goin, K. (1978).高速風洞試験. Krieger. ISBN 0-88275-727-X。

• 低速風洞
• 高速風洞
• 極超音速風洞
• ルートヴィヒ管
• ショックチューブ

• 平板とくさびで斜め衝撃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）