Onda de Mach

Onda de presión

En dinámica de fluidos , una onda de Mach , también conocida como discontinuidad débil , ^[1]^[2] es una onda de presión que viaja con la velocidad del sonido causada por un ligero cambio de presión añadido a un flujo compresible . Estas ondas débiles pueden combinarse en un flujo supersónico para convertirse en una onda de choque si hay suficientes ondas de Mach presentes en cualquier ubicación. Tal onda de choque se llama tallo de Mach o frente de Mach . Por lo tanto, es posible tener una compresión o expansión sin choque en un flujo supersónico al tener la producción de ondas de Mach suficientemente espaciadas ( cf. compresión isentrópica en flujos supersónicos). Una onda de Mach es el límite débil de una onda de choque oblicua donde los promedios de tiempo de las cantidades de flujo no cambian (un choque normal es el otro límite). Si el tamaño del objeto que se mueve a la velocidad del sonido es cercano a 0, entonces este dominio de influencia de la onda se llama cono de Mach . ^[3]^[4]

Ángulo de Mach

Una onda de Mach se propaga a través del flujo en el ángulo de Mach μ , que es el ángulo formado entre el frente de onda de Mach y un vector que apunta opuesto al vector de movimiento. ^[3]^[5] Está dado por

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

donde M es el número de Mach .

Las ondas de Mach se pueden utilizar en observaciones de Schlieren o de gráficos de sombras para determinar el número de Mach local del flujo. Las primeras observaciones de Ernst Mach utilizaban ranuras en la pared de un conducto para producir ondas de Mach en un conducto, que luego se fotografiaban mediante el método de Schlieren para obtener datos sobre el flujo en toberas y conductos. Los ángulos de Mach también se pueden visualizar ocasionalmente a partir de su condensación en el aire, por ejemplo, en los conos de vapor alrededor de un avión durante un vuelo transónico .

Véase también

Referencias

^ Landau, Lev Davidovich y Evgenii Mikhailovich Lifshitz. Mecánica de fluidos: Landau y Lifshitz: curso de física teórica, volumen 6. Vol. 6. Elsevier, 2013.
^ Zelʹdovich, I︠A︡kov Borisovich, Yurii Petrovich Raizer y Wallace D. Hayes. Física de ondas de choque y fenómenos hidrodinámicos de alta temperatura. Vol. 1. Nueva York: Academic Press, 1966.
^ ab Sasoh, Akihiro (2 de enero de 2020). "4.3 Onda de choque oblicua". Dinámica de fluidos compresibles y ondas de choque . Nagoya, Japón: Springer Nature Singapore. págs. 80–82. doi :10.1007/978-981-15-0504-1. ISBN 978-981-15-0504-1. Número de identificación del sujeto 213248761.
^ E. Carscallen, William; Patrick, H. Oosthuizen (12 de julio de 2013). Introducción al flujo de fluidos compresibles (2.ª edición). CRC Press . ISBN 978-1-4398-7792-0.
^ Ángulo de Mach en la NASA.

Enlaces externos

Demostración de prueba en túnel de viento supersónico (Mach 2,5) con placa plana y cuña que crean un choque oblicuo junto con numerosas ondas de Mach (vídeo)

[1] Landau, Lev Davidovich y Evgenii Mikhailovich Lifshitz. Mecánica de fluidos: Landau y Lifshitz: curso de física teórica, volumen 6. Vol. 6. Elsevier, 2013.

[2] Zelʹdovich, I︠A︡kov Borisovich, Yurii Petrovich Raizer y Wallace D. Hayes. Física de ondas de choque y fenómenos hidrodinámicos de alta temperatura. Vol. 1. Nueva York: Academic Press, 1966.

[sasoh-3] Sasoh, Akihiro (2 de enero de 2020). "4.3 Onda de choque oblicua". Dinámica de fluidos compresibles y ondas de choque . Nagoya, Japón: Springer Nature Singapore. págs. 80–82. doi :10.1007/978-981-15-0504-1. ISBN 978-981-15-0504-1. Número de identificación del sujeto 213248761.

[4] E. Carscallen, William; Patrick, H. Oosthuizen (12 de julio de 2013). Introducción al flujo de fluidos compresibles (2.ª edición). CRC Press . ISBN 978-1-4398-7792-0.

[5] Ángulo de Mach en la NASA.