بيت » Mach Number and Compressibility

Mach Number and Compressibility

1887
  • Ernst Mach

The Mach number (M) is a dimensionless quantity representing the ratio of flow velocity past a boundary to the local speed of sound: [latex]M = v/a[/latex], where v is the flow velocity and a is the speed of sound. It is the primary indicator of compressibility effects. As Mach number approaches and exceeds 1, the density of the air changes significantly, altering aerodynamic forces.

The Mach number is the most important parameter when analyzing high-speed, compressible flows. Unlike low-speed (incompressible) flow where air density is assumed constant, at high speeds, this assumption breaks down. The Mach number categorizes flow into distinct regimes: subsonic (M < 1), transonic (0.8 < M 1), and hypersonic (M > 5). Each regime has unique physical characteristics.

In the subsonic regime, air behaves much like an incompressible fluid, and pressure disturbances propagate away from the aircraft in all directions. As an aircraft approaches Mach 1 (the transonic regime), air ahead of it has less ‘warning’ of its approach. Airflow begins to reach sonic speed in some areas, like the curved top of the wing, even if the aircraft itself is subsonic. This creates localized shock waves, which are abrupt discontinuities in pressure, density, and temperature. These shocks can cause a dramatic increase in drag (wave drag) and a loss of lift, a phenomenon known as the sound barrier.

Once an aircraft exceeds Mach 1 (supersonic flight), it outruns its own pressure waves. These waves coalesce to form a powerful shock wave, typically a cone-shaped one at the nose and tail, which is heard on the ground as a sonic boom. In supersonic and hypersonic flight, the physics is dominated by these shock waves. Aerodynamic design shifts from smooth, rounded shapes to sharp leading edges to manage the intense heating and forces associated with strong shocks. The study of compressibility is therefore essential for any vehicle designed to travel near or faster than the speed of sound.

UNESCO Nomenclature: 2210
– Mechanics

النوع

Abstract System

Disruption

Foundational

الاستخدام

Widespread Use

Precursors

  • Studies on the speed of sound by various scientists including Pierre Gassendi and Isaac Newton
  • Doppler effect, which describes changes in wave frequency with motion
  • Early ballistic studies on projectiles moving faster than sound

التطبيقات

  • design of supersonic and hypersonic aircraft like jets and rockets
  • understanding sonic booms
  • design of high-speed turbine blades in jet engines
  • ballistics and projectile design
  • nozzles for rocket engines (de laval nozzle)

براءات الاختراع:

NA

Potential Innovations Ideas

!!مستويات !!! العضوية مطلوبة

يجب أن تكون عضوًا !!! مستويات!!! للوصول إلى هذا المحتوى.

انضم الآن

هل أنت عضو بالفعل؟ سجّل الدخول هنا
Related to: mach number, compressibility, supersonic, transonic, hypersonic, shock wave, sound barrier, wave drag

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

متاح للتحديات الجديدة
مهندس ميكانيكي، مدير مشروع أو بحث وتطوير
تطوير المنتج الفعال

متاح لتحدي جديد في غضون مهلة قصيرة.
تواصل معي على LinkedIn
تكامل الإلكترونيات المعدنية والبلاستيكية، التصميم حسب التكلفة، ممارسات التصنيع الجيدة (GMP)، بيئة العمل، الأجهزة والمواد الاستهلاكية متوسطة إلى عالية الحجم، الصناعات الخاضعة للتنظيم، شهادات CE وFDA، التصميم بمساعدة الحاسوب (CAD)، Solidworks، الحزام الأسود Lean Sigma، شهادة ISO 13485 الطبية

نحن نبحث عن راعي جديد

 

هل شركتك أو مؤسستك متخصصة في التقنية أو العلوم أو الأبحاث؟
> أرسل لنا رسالة <

احصل على جميع المقالات الجديدة
مجاني، لا يوجد بريد عشوائي، ولا يتم توزيع البريد الإلكتروني ولا إعادة بيعه

أو يمكنك الحصول على عضويتك الكاملة -مجانًا- للوصول إلى جميع المحتويات المحظورة >هنا<

Related Invention, Innovation & Technical Principles

Scroll to Top

قد يعجبك أيضاً