馬赫環是什麼?是怎樣形成的?
答:馬赫環是超音速氣流内壓縮波和膨脹波相互幹涉形成的駐波。
拉瓦爾噴管
首先我們要知道什麼是拉瓦爾噴管,當高壓低速的氣流經過拉瓦爾噴管之後将會變成低壓高速的氣體,此時的氣體比空氣壓力低時,會被周圍的空氣壓縮,但當壓縮到一定程度後,将會膨脹,過度膨脹後又會被環境空氣壓縮,如此不斷循環往複,直至氣體耗散到空氣當中。當此時的氣體壓力比空氣壓力高時,則将先膨脹後壓縮,然後繼續循環。
其次這裡的馬赫,既是由于其得名來自著名物理學家恩斯特·馬赫,也是由于發生該現象需要氣體達到音速(馬赫作為速度單位時即指一倍音速)。在這個膨脹與壓縮過程中,超音速噴流内會産生一系列複雜的斜激波和正激波,以及普朗特-邁耶膨脹波和普朗特-邁耶壓縮波。這一系列複雜激波會導緻噴流在膨脹和壓縮段交界處溫度急劇升高,高到足以再次點燃噴流中任何殘存燃料,使其燃燒發光。燃燒的充分程度使得顔色和亮度都有所區别。
圖源RMIT University
參考資料:
「馬赫環」是什麼,它的産生原理是怎樣的?
by freelance
Q.E.D.,