Как примерно будет выглядеть профиль плотности этой ударной волны?

Видео на YouTube под названием « Формирование ударной волны в околозвуковом полете» показывает снятое с рук видео видимой ударной волны, исходящей от верхней части реактивного двигателя ближе к передней части. Ударная волна видна по преломлению ее особенностей на земле (илистое русло реки), вызванных большими изменениями плотности воздуха на коротких расстояниях.

Я хотел бы смоделировать эту оптику строго для развлечения и общего интереса. Если бы кто-то построил простой график зависимости плотности от положения, пересекающего ударную волну, какую примерно форму он бы имел?

Я нарисовал шесть простых примеров фигур, возможно, подойдет одна, но, возможно, лучше подойдет что-то другое.

ниже: GIF, сделанный из этого видео около 00:31.

введите описание изображения здесь

ниже: некоторые примеры предположений о поведении плотности в той части ударной волны, которая преломляет наземные объекты на видео.

введите описание изображения здесь

ниже: Описание из этого видео .

Опубликовано 18 октября 2012 г.

Формирование ударной волны вокруг капота двигателя Боинга 767 на большой скорости.

Самолет не разгоняется до сверхзвука, но он движется достаточно быстро (вероятно, около 0,8 Маха), чтобы локальный воздушный поток вокруг капота двигателя был сверхзвуковым на небольшой площади. Это называется «трансзвуковым» и приводит к образованию ударной волны под прямым углом к ​​поверхности самолета. Воздух перед скачком сверхзвуковой, а за ним дозвуковой.

Ударная волна видна из-за резкого изменения плотности воздуха. Изменение плотности вызывает изменение показателя преломления воздуха, поэтому пейзаж за ним оптически искажается. Это похоже на то, как ложка в стакане с водой выглядит «согнутой» на поверхности воды из-за разницы между показателями преломления воды и воздуха. Помогает то, что это видно почти с ребра ... если бы я был на пару рядов дальше или назад, это могло бы быть не видно.

Не ответ, но этот документ показывает резкий переход.
@mins очень приятно! Так что примерно что-то вроде первой или третьей кривой в моем примере предполагает. Как поясняется в подписи к видео, это похоже на простой переход от одного показателя преломления к другому. Мне осталось сгенерировать его в 3D (сделать конус вокруг оси двигателя) и посмотреть, что получится. Я всегда могу добавить толщину перехода в миллиметр или сантиметр и посмотреть, изменится ли внешний вид. Спасибо!

Ответы (1)

Наблюдаемый удар практически такой же, как удар над крылом. Волны сжатия обычно считаются бесконечно малой толщины, хотя из-за прерывистой природы газов, состоящих из частиц, это обычно делает ударную волну того же порядка, что и длина свободного пробега молекулы газа (см. здесь значения на разных высотах).

Для наглядности вот CFD трансзвукового аэродинамического профиля NACA0012 с ударной волной на стороне всасывания и график градиента плотности на его поверхностях. Шаг в плотности не является чистой неоднородностью, как это было бы физически, из-за используемой относительно грубой сетки, но я надеюсь, что он все еще передает идею.

График плотности по хорде CFD запустить

Отлично! Спасибо, что нашли мой вопрос и опубликовали очень полезный ответ. Какова шкала плотности? Нормирована ли она на плотность на бесконечности? Я пытаюсь понять, почему это> 1,5 на левом и правом краях.
Плотность набегающего потока была установлена ​​равной 1,225 кг/м3, что составляет прибл. плотность воздуха на уровне моря. Передняя кромка сжимается из-за динамического давления, но что касается задней кромки, я предполагаю, что трение о кожу преобразовало часть динамического давления в статическое давление.
Вижу, стало жарко. Хорошо спасибо!
Как примерно будет выглядеть профиль плотности этой ударной волны?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v