Особенности гиперзвуковых течений

Гиперзвуковым принято считать диапазон скоростей, начиная с чисел Маха, превышающих число . То есть при гиперзвуковых скоростях число Маха достаточно велико, а скорость звука намного меньше скорости потока .

При обтекании тел гиперзвуковым потоком возникает ряд качественно новых явлений. Некоторые особенности гиперзвуковых течений рассмотрим далее.

При гиперзвуковых скоростях возмущения скорости малые по сравнению со скоростью невозмущенного потока, могут стать соизмеримыми с местной скоростью звука ~ . Поэтому малое изменение скорости приводит к значительному изменению энтальпии и, следовательно, других параметров состояния .

Для оценки изменения параметров течения в зависимости от возмущения скорости воспользуемся уравнением Бернулли в дифференциальной форме , отсюда получаем . Тогда относительное изменение давления в зависимости от относительного возмущения скорости равно .

Получим аналогичные зависимости для других параметров. Так как для изоэнтропического течения газа , тогда .

Из уравнения состояния газа после его логарифмирования и дифференцирования получаем , следовательно, . Так как скорость звука пропорциональна , то и .

Из полученных формул следует, что в отличие от умеренных сверхзвуковых скоростей, когда малое возмущение скорости приводит к малому изменению всех параметров состояния газа, в гиперзвуковом потоке небольшое относительное приращение скорости приводит к значительному изменению (табл. 9.1).