Fala uderzeniowa - Shock wave

Schlieren zdjęcie dołączonego wstrząsu na naddźwiękowym ciele o ostrym nosie
USS Iowa strzelający burtą podczas ćwiczeń w Puerto Rico, 1984. Widoczne są okrągłe ślady w miejscach, gdzie rozszerzające się kuliste atmosferyczne fale uderzeniowe wystrzeliwane z armaty spotykają się z powierzchnią wody.

W fizyce fala uderzeniowa (znana również jako fala uderzeniowa ) lub uderzenie , jest rodzajem propagującego się zakłócenia, które porusza się szybciej niż lokalna prędkość dźwięku w ośrodku. Podobnie jak zwykła fala, fala uderzeniowa przenosi energię i może rozchodzić się w ośrodku, ale charakteryzuje się nagłą, prawie nieciągłą zmianą ciśnienia , temperatury i gęstości ośrodka.

Dla porównania, w przepływach naddźwiękowych dodatkowe zwiększone rozprężanie można osiągnąć za pomocą wentylatora rozprężnego , znanego również jako wentylator rozprężny Prandtla-Meyera . Towarzysząca fala rozprężania może zbliżyć się i ostatecznie zderzyć i połączyć się z falą uderzeniową, tworząc proces destrukcyjnej interferencji. Dźwięku wysięgnik związane z upływem naddźwiękowych jest rodzajem fali akustycznej wytwarzanej przez konstruktywnej interferencji.

W przeciwieństwie do solitonów (innego rodzaju fali nieliniowej), energia i prędkość samej fali uderzeniowej rozprasza się stosunkowo szybko wraz z odległością. Kiedy fala uderzeniowa przechodzi przez materię, energia zostaje zachowana, ale entropia wzrasta. Ta zmiana właściwości materii objawia się spadkiem energii, którą można wydobyć jako pracę, oraz jako siła oporu działająca na obiekty naddźwiękowe ; fale uderzeniowe są procesami silnie nieodwracalnymi .

Terminologia

Fale uderzeniowe mogą być:

Normalna
Pod kątem 90° (prostopadle) do kierunku przepływu medium uderzeniowego.
Skośny
Pod kątem do kierunku przepływu.
Kokarda
Występuje przed czołem ( dziobem ) tępego przedmiotu, gdy prędkość przepływu powyżej Mach 1.

Kilka innych terminów:

  • Front wstrząsu: granica, powyżej której warunki fizyczne ulegają gwałtownej zmianie z powodu fali uderzeniowej.
  • Przód kontaktu: W fali uderzeniowej spowodowanej przez gaz napędzający (na przykład „uderzenie” wysokiego materiału wybuchowego na otaczające powietrze), granica między kierowcą (produkty wybuchowe) a napędzanymi gazami (powietrzem). Czoło kontaktu podąża za frontem wstrząsu.

W przepływach naddźwiękowych

Wykres ciśnienie-czas w zewnętrznym punkcie obserwacyjnym dla przypadku obiektu naddźwiękowego rozchodzącego się obok obserwatora. Krawędź natarcia obiektu powoduje wstrząs (po lewej, na czerwono), a krawędź spływu obiektu powoduje ekspansję (po prawej, na niebiesko).
Stożkowa fala uderzeniowa ze strefą kontaktu z podłożem w kształcie hiperboli w kolorze żółtym

Nagłość zmian cech ośrodka charakteryzujących fale uderzeniowe można traktować jako przejście fazowe : wykres ciśnienie-czas propagującego się obiektu naddźwiękowego pokazuje, jak przejście wywołane falą uderzeniową jest analogiczne do dynamicznego przejścia fazowego .

Kiedy obiekt (lub zakłócenie) porusza się szybciej niż informacja może rozprzestrzenić się w otaczającym płynie, wówczas płyn w pobliżu zakłócenia nie może zareagować lub „zejść z drogi”, zanim nadejdzie zakłócenie. W fali uderzeniowej właściwości płynu ( gęstość , ciśnienie , temperatura , prędkość przepływu , liczba Macha ) zmieniają się niemal natychmiast. Pomiary grubości fal uderzeniowych w powietrzu dały wartości około 200 nm (około 10-5 cali ), czyli tego samego rzędu wielkości, co średnia droga swobodna cząsteczek gazu. W odniesieniu do kontinuum oznacza to, że falę uderzeniową można traktować jako linię lub płaszczyznę, jeśli pole przepływu jest odpowiednio dwuwymiarowe lub trójwymiarowe.

Fale uderzeniowe powstają, gdy front ciśnienia porusza się z prędkością ponaddźwiękową i napiera na otaczające powietrze. W obszarze, w którym to następuje, fale dźwiękowe przemieszczające się pod prąd osiągają punkt, w którym nie mogą przemieszczać się dalej w górę rzeki, a ciśnienie w tym obszarze stopniowo narasta; szybko tworzy się fala uderzeniowa wysokiego ciśnienia.

Fale uderzeniowe nie są konwencjonalnymi falami dźwiękowymi; fala uderzeniowa przybiera postać bardzo gwałtownej zmiany właściwości gazu. Fale uderzeniowe w powietrzu są słyszalne jako głośny dźwięk „trzaskania” lub „trzaskania”. Na większych odległościach fala uderzeniowa może zmienić się z fali nieliniowej w liniową, degenerując się w konwencjonalną falę dźwiękową, ponieważ ogrzewa powietrze i traci energię. Fala dźwiękowa jest słyszana jako znajome „głupienie” lub „uderzenie” huku dźwiękowego , zwykle tworzonego przez naddźwiękowy lot samolotu.

Fala uderzeniowa jest jednym z kilku różnych sposobów kompresji gazu w przepływie naddźwiękowym. Niektóre inne metody to kompresje izentropowe , w tym kompresje Prandtla- Meyera. Metoda sprężania gazu skutkuje różnymi temperaturami i gęstościami dla danego stosunku ciśnień, które można obliczyć analitycznie dla gazu niereagującego. Sprężanie fali uderzeniowej powoduje utratę całkowitego ciśnienia, co oznacza, że ​​jest to mniej wydajna metoda sprężania gazów do niektórych celów, na przykład przy wlocie do scramjet . Pojawienie się oporu ciśnieniowego w samolotach naddźwiękowych wynika głównie z wpływu kompresji uderzeniowej na przepływ.

Normalne wstrząsy

W elementarnej mechanice płynów wykorzystującej gazy doskonałe fala uderzeniowa jest traktowana jako nieciągłość, w której entropia wzrasta na prawie nieskończenie małym obszarze. Ponieważ żaden przepływ płynu nie jest nieciągły, wokół fali uderzeniowej ustalana jest objętość kontrolna , przy czym powierzchnie sterujące, które ograniczają tę objętość równolegle do fali uderzeniowej (jedną powierzchnią po stronie przedwstrząsowej ośrodka płynnego i jedną po strona szoku). Dwie powierzchnie są oddzielone bardzo małą głębokością, tak że sam wstrząs jest całkowicie pomiędzy nimi. Na takich powierzchniach sterujących pęd, strumień masy i energia są stałe; w trakcie spalania detonacje można modelować jako wprowadzanie ciepła przez falę uderzeniową. Zakłada się, że system jest adiabatyczny (żadne ciepło nie wychodzi ani nie wchodzi do systemu) i nie jest wykonywana żadna praca. Z tych rozważań wynikają warunki Rankine'a-Hugoniota .

Biorąc pod uwagę ustalone założenia, w układzie, w którym właściwości przepływu stają się poddźwiękowe: właściwości przepływu w górę iw dół są uważane za izentropowe . Ponieważ całkowita ilość energii w systemie jest stała, entalpia stagnacji pozostaje stała w obu regionach. Chociaż entropia rośnie; należy to wytłumaczyć spadkiem ciśnienia stagnacji płynu znajdującego się za nim.

Inne wstrząsy

Ukośne wstrząsy

Analizując fale uderzeniowe w polu przepływu, które wciąż są przytwierdzone do ciała, falę uderzeniową odchylającą się pod dowolnym kątem od kierunku przepływu nazywamy uderzeniem ukośnym . Wstrząsy te wymagają analizy wektorów składowych przepływu; w ten sposób można traktować przepływ w kierunku prostopadłym do wstrząsu ukośnego jako wstrząs normalny.

Wstrząsy łukowe

Kiedy ukośny wstrząs może powstać pod kątem, który nie może pozostać na powierzchni, powstaje zjawisko nieliniowe, w którym fala uderzeniowa tworzy ciągły wzór wokół ciała. Są to tak zwane wstrząsy łukowe . W takich przypadkach model przepływu 1d nie jest prawidłowy i konieczna jest dalsza analiza w celu przewidzenia sił nacisku wywieranych na powierzchnię.

Fale uderzeniowe z powodu nieliniowego przechylenia

Fale uderzeniowe mogą tworzyć się z powodu stromości zwykłych fal. Najbardziej znanym przykładem tego zjawiska jest fale oceanu że stanowią wyłączniki na brzegu . Na płytkiej wodzie prędkość fal powierzchniowych zależy od głębokości wody. Nadchodząca fala oceaniczna ma nieco większą prędkość w pobliżu grzbietu każdej fali niż w pobliżu dolin między falami, ponieważ wysokość fali nie jest nieskończenie mała w porównaniu z głębokością wody. Grzbiety wyprzedzają doliny, aż krawędź natarcia fali utworzy pionową ścianę i rozlewa się, tworząc turbulentny wstrząs (łamacz), który rozprasza energię fali w postaci dźwięku i ciepła.

Podobne zjawiska wpływają na silne fale dźwiękowe w gazie lub plazmie, ze względu na zależność prędkości dźwięku od temperatury i ciśnienia . Silne fale ogrzewają medium w pobliżu każdego frontu ciśnienia, dzięki adiabatycznej kompresji samego powietrza, tak że fronty wysokiego ciśnienia przewyższają odpowiednie doliny ciśnieniowe. Istnieje teoria, że ​​poziomy ciśnienia akustycznego w instrumentach dętych blaszanych, takich jak puzon, stają się wystarczająco wysokie, aby nastąpiło wystromienie, tworząc istotną część jasnej barwy instrumentów. Chociaż powstawanie wstrząsów w tym procesie zwykle nie zdarza się w przypadku niezamkniętych fal dźwiękowych w ziemskiej atmosferze, uważa się, że jest to jeden z mechanizmów ogrzewania chromosfery i korony słonecznej za pośrednictwem fal rozchodzących się z wnętrza Słońca.

Analogie

Falę uderzeniową można opisać jako najdalszy punkt przed poruszającym się obiektem, który „wie” o zbliżaniu się obiektu. W tym opisie położenie fali uderzeniowej definiowane jest jako granica pomiędzy strefą nieposiadającą informacji o zdarzeniu wywołującym uderzenie a strefą świadomą zdarzenia wywołującego uderzenie, analogicznie do stożka świetlnego opisanego w szczególnej teorii względności .

Aby wytworzyć falę uderzeniową, obiekt w danym ośrodku (takim jak powietrze lub woda) musi poruszać się szybciej niż lokalna prędkość dźwięku. W przypadku samolotu lecącego z dużą prędkością poddźwiękową, obszary powietrza wokół samolotu mogą poruszać się dokładnie z prędkością dźwięku, tak że fale dźwiękowe opuszczające samolot gromadzą się na sobie, podobnie jak w korku na autostradzie . Kiedy tworzy się fala uderzeniowa, lokalne ciśnienie powietrza wzrasta, a następnie rozprzestrzenia się na boki. Z powodu tego efektu wzmocnienia fala uderzeniowa może być bardzo intensywna, bardziej jak eksplozja słyszana z dużej odległości (nieprzypadkowo, ponieważ eksplozje tworzą fale uderzeniowe).

Analogiczne zjawiska są znane poza mechaniką płynów. Na przykład cząstki przyspieszone powyżej prędkości światła w ośrodku refrakcyjnym (gdzie prędkość światła jest mniejsza niż w próżni , takim jak woda ) wywołują widoczne efekty wstrząsowe, zjawisko znane jako promieniowanie Czerenkowa .

Rodzaje zjawisk

Poniżej znajduje się kilka przykładów fal uderzeniowych, szeroko zgrupowanych z podobnymi zjawiskami uderzeniowymi:

Fala uderzeniowa propagująca się w nieruchome medium przed kulą ognia wybuchu. Szok jest widoczny dzięki efektowi cienia (eksplozja Trójcy)

Ruchomy szok

  • Zwykle składa się z fali uderzeniowej rozchodzącej się w ośrodku stacjonarnym
  • W takim przypadku gaz przed wstrząsem jest nieruchomy (w ramie laboratoryjnej), a gaz za wstrząsem może być naddźwiękowy w ramie laboratoryjnej. Wstrząs rozchodzi się z frontem fali, który jest normalny (pod kątem prostym) do kierunku przepływu. Prędkość wstrząsu jest funkcją pierwotnego stosunku ciśnień między dwoma ciałami gazu.
  • Ruchome wstrząsy są zwykle generowane przez oddziaływanie dwóch ciał gazu o różnym ciśnieniu, z falą uderzeniową propagującą się w gazie o niższym ciśnieniu i falą rozprężania propagującą się w gazie o wyższym ciśnieniu.
  • Przykłady: Balon Bursting, rura uderzeniowa , fala uderzeniowa w wyniku eksplozji .

Fala detonacyjna

  • Detonacji fali zasadniczo na uderzenia, opartego przy tylną egzotermicznej reakcji . Jest to fala przemieszczająca się przez wysoce łatwopalny lub chemicznie niestabilny ośrodek, taki jak mieszanina tlenu z metanem lub materiał wybuchowy o dużej sile . Reakcja chemiczna ośrodka następuje po fali uderzeniowej, a energia chemiczna reakcji napędza falę do przodu.
  • Fala detonacyjna podlega nieco innym regułom niż zwykły wstrząs, ponieważ jest napędzana reakcją chemiczną zachodzącą za frontem fali uderzeniowej. W najprostszej teorii detonacji niepodparta, samorozchodząca się fala detonacyjna przebiega z prędkością przepływu Chapmana-Jougueta . Detonacja spowoduje również rozprzestrzenienie się wstrząsu typu 1 powyżej do otaczającego powietrza z powodu nadciśnienia wywołanego eksplozją.
  • Kiedy fala uderzeniowa jest tworzona przez wysokie materiały wybuchowe, takie jak TNT (który ma prędkość detonacji 6900 m/s), zawsze będzie przemieszczać się z wysoką, ponaddźwiękową prędkością od punktu początkowego.
Zdjęcie Schlierena oderwanego uderzenia pocisku w locie naddźwiękowym, opublikowane przez Ernsta Macha i Petera Salchera w 1887 roku.
Shadowgram fal uderzeniowych z naddźwiękowej kuli wystrzelonej z karabinu. Optyczna technika cieniowania ujawnia, że ​​pocisk porusza się z prędkością około 1,9 Macha. Biegnące w lewo iw prawo fale dziobowe i fale ogonowe wracają od pocisku, a jego turbulentny ślad jest również widoczny. Wzory po prawej stronie pochodzą od niespalonych cząstek prochu wyrzucanych przez karabin.

Amortyzator dziobowy (odłączony amortyzator)

  • Te wstrząsy są zakrzywione i tworzą niewielką odległość przed ciałem. Bezpośrednio przed ciałem stoją pod kątem 90 stopni do nadchodzącego strumienia, a następnie zakrzywiają się wokół ciała. Wstrząsy odłączone pozwalają na ten sam typ obliczeń analitycznych, co w przypadku wstrząsów dołączonych, dla przepływu w pobliżu wstrząsu. Są tematem nieustannego zainteresowania, ponieważ reguły rządzące odległością wstrząsu przed tępym ciałem są skomplikowane i zależą od kształtu ciała. Ponadto odległość odsunięcia wstrząsu drastycznie zmienia się wraz z temperaturą gazu niedoskonałego, powodując duże różnice w przenoszeniu ciepła do systemu ochrony termicznej pojazdu. Zobacz rozszerzoną dyskusję na ten temat w Atmospheric Reentry . Są one zgodne z „silnymi wstrząsami” rozwiązaniami równań analitycznych, co oznacza, że ​​dla niektórych wstrząsów ukośnych bardzo bliskich granicy kąta odchylenia, liczba Macha w dole jest poddźwiękowa. Zobacz także łuk uderzenie lub ukośne uderzenie
  • Taki wstrząs występuje, gdy przekroczony zostanie maksymalny kąt ugięcia. Oderwany szok jest powszechnie obserwowany na tępych ciałach, ale może być również obserwowany na ostrych ciałach przy niskich liczbach Macha.
  • Przykłady: pojazdy powrotne w kosmos (Apollo, prom kosmiczny), pociski, granica ( uderzenie łukiem ) magnetosfery . Nazwa „szok dziobowy” pochodzi od przykładu fali dziobowej , oderwanej fali uderzeniowej tworzonej na dziobie (przodzie) statku lub łodzi poruszającej się po wodzie, której powolna prędkość fali powierzchniowej jest łatwo przekroczona (patrz fala powierzchniowa oceanu ).

Dołączony szok

  • Te wstrząsy pojawiają się jako przyczepione do czubków ostrych ciał poruszających się z prędkością ponaddźwiękową.
  • Przykłady: kliny i stożki naddźwiękowe o małych kątach wierzchołkowych.
  • Dołączona fala uderzeniowa jest klasyczną strukturą w aerodynamice, ponieważ dla idealnego pola przepływu gazu i nielepkiego, dostępne jest rozwiązanie analityczne, takie, że stosunek ciśnień, stosunek temperatury, kąt klina i dolną liczbę Macha można obliczyć znając liczbę Macha w górę i kąt uderzenia. Mniejsze kąty uderzeniowe są związane z wyższymi liczbami Macha w górę, a szczególny przypadek, w którym fala uderzeniowa jest pod kątem 90 ° do nadchodzącego przepływu (wstrząs normalny), jest związany z liczbą Macha równą jeden. Są one zgodne z rozwiązaniami „słabych wstrząsów” równań analitycznych.

W szybkich przepływach ziarnistych

Fale uderzeniowe mogą również wystąpić w szybkim przepływie gęstych materiałów ziarnistych w dół nachylonych kanałów lub zboczy. Silne wstrząsy w szybkich gęstych przepływach ziarnistych można badać teoretycznie i analizować w celu porównania z danymi eksperymentalnymi. Rozważmy konfigurację, w której szybko przemieszczający się materiał w dół rynny uderza w ścianę przeszkodową wzniesioną prostopadle na końcu długiego i stromego kanału. Uderzenie prowadzi do nagłej zmiany reżimu przepływu z szybko poruszającej się cienkiej warstwy nadkrytycznej w stojącą grubą hałdę. Ta konfiguracja przepływu jest szczególnie interesująca, ponieważ jest analogiczna do niektórych sytuacji hydraulicznych i aerodynamicznych związanych ze zmianami reżimu przepływu z przepływów nadkrytycznych na podkrytyczne.

W astrofizyce

Środowiska astrofizyczne charakteryzują się wieloma różnymi rodzajami fal uderzeniowych. Niektóre typowe przykłady to fale uderzeniowe supernowych lub fale uderzeniowe przemieszczające się przez ośrodek międzygwiazdowy, fale uderzeniowe spowodowane przez ziemskie pole magnetyczne zderzające się z wiatrem słonecznym oraz fale uderzeniowe spowodowane przez zderzenia galaktyk . Innym interesującym rodzajem szoku w astrofizyce jest quasi-stacjonarny szok odwrotny lub szok końcowy, który kończy ultrarelatywistyczny wiatr z młodych pulsarów .

Meteor wejścia na wydarzenia

Uszkodzenia spowodowane przez falę uderzeniową meteoru .

Fale uderzeniowe są generowane przez meteoroidy, gdy wchodzą w ziemską atmosferę. Zdarzenie Tunguska i rosyjski zdarzenie 2013 meteorów są najlepiej udokumentowanych dowodów na fali uderzeniowej przez masywną meteoroid .

Kiedy meteor z 2013 r. wszedł w ziemską atmosferę z uwolnieniem energii równoważnym 100 lub więcej kilotonom trotylu, dziesiątki razy silniejszym niż bomba atomowa zrzucona na Hiroszimę , fala uderzeniowa meteoru spowodowała uszkodzenia, jak podczas przelotu naddźwiękowego odrzutowca (bezpośrednio pod tor meteoru) i jako fala detonacyjna , z kołową falą uderzeniową wyśrodkowaną na eksplozji meteoru, powodując wielokrotne przypadki stłuczenia szkła w mieście Czelabińsk i sąsiednich obszarach (na zdjęciu).

Zastosowania technologiczne

W poniższych przykładach kontrolowana jest fala uderzeniowa, wytwarzana przez (np. płat) lub we wnętrzu urządzenia technologicznego, takiego jak turbina .

Szok rekompresyjny

Wstrząs rekompresyjny na profilu o przepływie transsonicznym, przy krytycznym i wyższym stopniu liczby Macha .
  • Wstrząsy te pojawiają się, gdy przepływ przez ciało transsoniczne jest zwalniany do prędkości poddźwiękowych.
  • Przykłady: skrzydła transonic, turbiny
  • Tam, gdzie przepływ po stronie ssania skrzydła transsonicznego jest przyspieszany do prędkości ponaddźwiękowej, uzyskana ponowna kompresja może być albo przez kompresję Prandtla-Meyera, albo przez wytworzenie normalnego wstrząsu. Szok ten jest szczególnie interesujący dla producentów urządzeń transsonicznych, ponieważ może powodować oddzielenie warstwy granicznej w punkcie, w którym styka się ona z profilem transonicznym. Może to następnie prowadzić do pełnej separacji i przeciągnięcia na profilu, większego oporu lub wstrząsu, stanu, w którym separacja i wstrząs oddziałują w warunkach rezonansu, powodując obciążenia rezonansowe na leżącą poniżej strukturę.

Przepływ w rurze

  • Ten szok pojawia się, gdy przepływ naddźwiękowy w rurze jest spowolniony.
  • Przykłady:
  • W tym przypadku gaz przed wstrząsem jest naddźwiękowy (w ramie laboratoryjnej), a gaz za systemem wstrząsów jest albo naddźwiękowy ( uderzenia ukośne ), albo poddźwiękowy ( wstrząs normalny ) (chociaż w przypadku niektórych wstrząsów ukośnych bardzo zbliżonych do granica kąta ugięcia, dolna liczba Macha jest poddźwiękowa.) Wstrząs jest wynikiem spowolnienia gazu przez kanał zbieżny lub wzrostu warstwy przyściennej na ścianie kanału równoległego.

Silniki spalinowe

Silnik z tarczą falową (zwany również „Radial Internal Combustion Wave Rotor”) jest rodzajem beztłokowego silnika obrotowego, który wykorzystuje fale uderzeniowe do przenoszenia energii między płynem o wysokiej energii do płynu o niskiej energii, zwiększając w ten sposób zarówno temperaturę, jak i ciśnienie płyn o niskiej energii.

Memrystori

W memrystorach , pod przyłożonym zewnętrznie polem elektrycznym, fale uderzeniowe mogą być emitowane przez tlenki metali przejściowych, powodując szybkie i nielotne zmiany rezystywności.

Wychwytywanie i wykrywanie wstrząsów

Dwa samoloty na niebieskim tle
NASA wykonała swoją pierwszą fotografię Schlierena fal uderzeniowych wchodzących w interakcję między dwoma samolotami w 2019 roku.

Potrzebne są zaawansowane techniki do przechwytywania fal uderzeniowych i wykrywania fal uderzeniowych zarówno w obliczeniach numerycznych, jak i obserwacjach eksperymentalnych.

Do uzyskania pola przepływu z falami uderzeniowymi powszechnie stosuje się obliczeniową dynamikę płynów . Chociaż fale uderzeniowe są ostrymi nieciągłościami, w numerycznych rozwiązaniach przepływu płynu z nieciągłościami (fala uderzeniowa, nieciągłość kontaktu lub linia poślizgu), falę uderzeniową można wygładzić metodą numeryczną niskiego rzędu (ze względu na rozpraszanie numeryczne) lub występują oscylacje pozorne w pobliżu powierzchni uderzeniowej metodą numeryczną wysokiego rzędu (ze względu na zjawisko Gibbsa).

Istnieją inne nieciągłości w przepływie płynu niż fala uderzeniowa. Powierzchnia poślizgu (3D) lub linia poślizgu (2D) to płaszczyzna, w której prędkość styczna jest nieciągła, podczas gdy ciśnienie i prędkość normalna są ciągłe. W poprzek nieciągłości styku ciśnienie i prędkość są ciągłe, a gęstość jest nieciągła. Silna fala rozszerzająca lub warstwa ścinająca może również zawierać obszary o dużym gradiencie, które wydają się być nieciągłością. Niektóre wspólne cechy tych struktur przepływu i fal uderzeniowych oraz niewystarczające aspekty narzędzi numerycznych i eksperymentalnych prowadzą do dwóch istotnych problemów w praktyce: (1) niektóre fale uderzeniowe nie mogą być wykryte lub ich położenie jest niewłaściwie wykrywane, (2) niektóre struktury przepływowe które nie są falami uderzeniowymi, są błędnie wykrywane jako fale uderzeniowe.

W rzeczywistości prawidłowe wychwytywanie i wykrywanie fal uderzeniowych jest ważne, ponieważ fale uderzeniowe mają następujące wpływy: (1) powodują utratę całkowitego ciśnienia, co może być problemem związanym z wydajnością silnika scramjet, (2) zapewniają siłę nośną w konfiguracji „wave-rider” , ponieważ ukośna fala uderzeniowa na dolnej powierzchni pojazdu może wytwarzać wysokie ciśnienie w celu wygenerowania siły nośnej, (3) prowadząc do oporu falowego szybkobieżnego pojazdu, który jest szkodliwy dla osiągów pojazdu, (4) wywołując duże obciążenie ciśnieniowe i strumień ciepła, np. interferencja wstrząs-wstrząs typu IV może spowodować 17-krotny wzrost nagrzewania powierzchni pojazdu (5) wchodząc w interakcję z innymi strukturami, takimi jak warstwy graniczne, w celu wytworzenia nowych struktur przepływu, takich jak separacja przepływu, przejście itp.

Zobacz też

Bibliografia

Dalsza lektura

Zewnętrzne linki