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馬赫

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馬赫M抑是Ma,英語:Mach number)是流體力學中的無因次數,表示通過邊界的流速和局部音速之比。


$ \ mathrm { M }={ \ frac { u } { c } } $,

其中:


M 為局部馬赫數,


u 為相對邊界的局部流速,


c 為介質中的音速。

馬赫數的號名是為著紀念奧地利學者恩斯特 ・ 馬赫(德語:Ernst Mach)。

馬赫一般用著飛行機、火箭等等航空航太飛行器。因為聲音佇空氣當中傳播的速度綴著無仝的條件所以無仝,因此馬赫嘛只是一个相對的單位,逐「彼一馬赫」的具體速度並無固定。佇低溫下聲音的傳播速度低,馬赫對應的具體的速度也就較低一寡。因此相對來講,佇高空比佇低空閣較容易達到較懸的馬赫數。

一九四七年十月十四號,查克 ・ 葉格駕駛 X 鋪一試驗飛機佇加州南部上空脫離 B 鋪二十九母機,升甲一萬兩千公尺懸空,並且佇咧這个懸度達到每點鐘一千空七十八 khí-looh 的速度,頭擺突破音障,超過一馬赫。

做馬赫數 Ma < 零友三時,流體所受的壓力不足咧縮流體,干焦會造成流體的流動。在此狀況下,流體密度袂隨壓力咧改變,這款流場叫做次音速流(Subsonic flow), 流場會當看做是不可壓縮流場。一般的水流佮大氣中空氣的流動,比如講掣流的河流、風颱風場佮汽車的運動等等,攏是屬於不可壓縮流場。毋過流體佇高速運動(流速接近音速抑是大於音速)時,流體密度伊會隨壓力來改變,這个時陣氣體之流動稱做會壓縮流場(Compressible flow)。 做馬赫數 Ma > 一垺零,叫做超音速流(Supersonic flow), 這款流況佇航空動力學當中才會拄著。

任何超過音速移動的物體會對頭部向後產生錐狀的能量震波(速度愈懸愈愛角愈細), 其實力量可能會破壞接觸物體,而且會當擦製造高溫,所以其體型設計必須盡量限制佇錐狀震波的範圍內,同時欲採用高抗熱性的材料。

在地表的速度換算相當的馬赫 ≈ 千二百二十五 km / h , 七仔六十七 mph , 千一百二五 ft / s。飛行物相仝的速度之下,其馬赫會因為所佇高度空氣的音速無仝而有差;懸度愈懸,音速愈低,會當予馬赫愈懸,高空飛行的速度會降低避免產生衝擊。

分類

依照馬赫數的無仝,流體分做幾種流況:

  • 不可壓縮流
  • 次音速不可壓縮流:M < 空吱三
  • 可壓縮流
  • 次音速會使壓縮流:空吱三 ≤M≤ 空九七五
  • 穿音速:空九七五 ≤M≤ 一孵二
  • 超音速:一孵二 ≤M≤ 五
  • 極音速:M≥ 五

馬赫角

馬赫角 _ μ _ 由物體速度和震波傳遞速度所定義,會當提著公式來計算:


$ { \ mathit { \ mu } }=\ arcsin { 一 \ over M } \ ; $。

其中 M 代表馬赫數,馬赫角就為震波佮運動方向的夾角。

註解

參見條目

  • 空氣動力學
  • 穿音速
  • 超音速

外部連結

  • Gas Dynamics Toolbox Calculate Mach number and normal shock wave parameters for mixtures of perfect and imperfect gases .
  • NASA's page on Mach Number Interactive calculator for Mach number .
  • NewByte standard atmosphere calculator and speed converter