私たちは皆、飛行機が他の種類の輸送手段よりもはるかに速いことを理解しています。飛行機がどれだけ速く移動できるか疑問に思ったことはありませんか?しかし、飛行機が音速よりかなり速い速度で飛行するとどうなるでしょうか?飛行機は、飛行機のブレードに損傷を与える衝撃波にさらされます。これらの問題を調査するには、マッハ数が重要です。マッハ数は、物体の速度を音速と比較するために使用できます。また、フローが非圧縮性であるかどうかを検出するためにも使用できます。
マッハ数
空中の運動を表す係数表現がマッハ数です。マッハ数は、流体力学における局所的な音速に対する境界を通過する流速の比率を指します。流れを非圧縮性流れとして扱うために使用できる近似の研究では、マッハ数が重要です。マッハ数は、物体の速度を音速と比較するためにも使用できます。マッハ数は、高速の航空機や飛行機が多数あるため、さまざまな計算や比較に重要です。オーストリアの哲学者であり科学者であるエルンスト・マッハが名前のインスピレーションになりました。この記事では、マッハ数とその関連性について詳しく学習します。
音速の特定の制限後の流速の比率は、マッハ数と呼ばれます。最も基本的な形式では、物体の速度と媒質中の音速の比率です。マッハ数は、流体力学における流体の音速に対する流体の速度の比率です。測定単位ではなく無次元量であるため、マッハという用語が数値の前に使用されます。
飛行中の航空機など、物体が流体を通過する場合、マッハ数は、流体に相当する物体の速度をその流体内の音速で割った値に等しくなります。マッハ数は、物体の速度を音速と比較して測定します。さまざまな高速航空機や飛行機を比較および評価するときはいつでも、さまざまな計算と比較にマッハ数が重要です。マッハ数が 1 未満であることは、亜音速の流れを示します。 1 より大きいマッハ値は、超音速の流れを意味します。
マッハ数:式
マッハ数の計算式は次のとおりです:
M または Ma=uc
ここで、M または Ma はマッハ数を表し、
制限によると、u は局所的な流速です。
ここで、c はその媒体を介して伝達される音速です。
簡単に言えば、音速は局所的な流速に相当し、マッハは 1 です。マッハ 0.75 の場合、局所的な流速は音速の 75% または亜音速ですが、マッハ 1.65 の場合、局所的な流速は 65% です。音速、または超音速のそれ以上です。
局所的な音速は、周囲の媒体の圧力と温度の影響を受けます。マッハ数は、フローが圧縮可能かどうかを検出するためにも使用できます。メディアとして、ガーまたはリキッドを使用できます。媒体が流れているが境界が安定している場合、または媒体と境界が両方とも動いているが媒体が静止している場合、いくつかの可能性があります。たとえ両方が同じ速度で移動していたとしても、重要なのは境界と媒体の相対速度です。風洞などの多くのテクノロジーを使用して、メディアをルーティングしたり、メディアを水中に沈めたりすることができます。 2 つの数の比であるため、マッハ数は無次元の量です。
マッハ数:分類
音速未満の速度は亜音速と呼ばれ、音速を超える速度は超音速と呼ばれますが、空気力学を研究しているほとんどの科学者はこれらの用語を使用してマッハ値の特定の範囲を説明しています。マッハ数の変化は、流体の流れを分類するために使用されます。
亜音速:
この種の流れのマッハ値は 0.8 未満です。このカテゴリの民間航空機は、球形の前縁と機首を持っています。
ソニック:
音速の流れのマッハ数は1です。これらの種類の流れにおける物体の速度は、局所媒質内の音速に等しくなります。
ハイパーソニック:
物体の速度が音速を超えるときは常に極超音速流と呼ばれます。この場合のマッハ数は 5 から 10 の範囲です。
再入場速度:
マッハ速度が 25.0 を超えると、航空機は翼を必要としなくなり、代わりに鈍い形状になります。
マッハ数の計算
マッハ数は次元のない量です。マッハ数方程式は数学的に次のように表すことができます
M=v/c
ここで、v はオブジェクトの速度、c は音速です。
マッハ数の意義
マッハ数を使用して、さまざまな流動因子に関する情報を取得できます。物体の速度を音速と比較するための基本的な統計は、マッハ数です。これは、流体媒体内の飛行物体の速度を計算する方法です。流体力学で幅広い用途があります。飛行機やロケットの動きを完全に把握するために、マッハ数が広く研究されています。機体に最も近い空気の粒子は、空を飛ぶたびに乱されます。飛行機が速く進むと、飛行機の周りの空気が圧縮されます。流体が圧縮可能かどうかは、マッハ数を見ることでわかります。
結論
マッハ数は、空気中の運動を表すために使用される係数式です。流体力学では、マッハ数は境界を通過する流速と局所音速の比です。
空気力学を研究しているほとんどの科学者がこれらの用語を使用してマッハ値の正確な範囲を定義しているという事実にもかかわらず、音速未満の速度は亜音速と呼ばれ、音速を超える速度は超音速として知られています。流体の流れは、マッハ数の変化を使用して分類されます。
