Шок (гидродинамика) - Shock (fluid dynamics)

Шок представляет собой резкий скачок в поле течения и происходит в потоках, когда локальная скорость потока превышает местный скорость звука. В частности, это поток, число Маха превышает 1.

Объяснение явлений

Шок образуется из-за слияние различных малых импульсов давления. Звуковые волны находятся волны давления и именно со скоростью звуковой волны возмущения общался в среде. Когда объект движется в поле потока, объект излучает возмущения, которые распространяются со скоростью звука и регулирует оставшееся поле потока соответственно.^{[требуется разъяснение ]} Однако, если сам объект движется со скоростью, превышающей скорость звука, то возмущения, создаваемые объектом, не распространятся и общался к остальной части поля потока, и это приводит к резкому изменению свойства, которое называется шок в терминологии газовой динамики.

Удары характеризуются скачкообразными изменениями свойств потока, такими как скорость, давление, температура и др. Обычно толщина ударных волн составляет несколько длина свободного пробега (порядка 10⁻⁸ м). Шоки - это необратимые явления в сверхзвуковые потоки (т.е. энтропия увеличивается).

Формулы нормального шока

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

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

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

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

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

${displaystyle {frac {ho _{2}}{ho _{1}}}={frac {p_{2}}{p_{1}}}{frac {T_{1}}{T_{2}}}}$

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

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

Где индекс 1 относится к свойствам восходящего потока, а индекс 2 относится к свойствам нисходящего потока. Нижний индекс 0 относится к общей или застойной собственности. T - температура, M - число Маха, P - давление, ρ - плотность, γ - отношение удельные плавки.

Смотрите также

• число Маха
• Звуковой барьер
• сверхзвуковой поток