
【机】 mach angle
equine; gee; horse; horseflesh; neddy; steed
【医】 hippo-
conspicuous; grand; hertz
【化】 hertz
【医】 hertz
corner; angle; cape; contend; horn; wrestle; role
【医】 angle; anguli; angulus; Broca's angle; cornu; cornua; gonio-; horn
马赫角(Mach Angle)是气体动力学与超音速流动研究中的核心概念,指物体以超音速运动时,其产生的扰动波前缘与运动方向形成的夹角。该现象由奥地利物理学家恩斯特·马赫首次系统描述,是判断流动是否为超音速状态的重要依据。
定义与公式
马赫角μ的经典计算公式为:
$$
μ = arcsinleft(frac{1}{Ma}right)
$$
其中,Ma表示马赫数(Mach Number),即物体速度与当地声速的比值。当Ma>1时,马赫角为实数,表明流动进入超音速状态;若Ma≤1,则无法形成稳定的马赫锥。
物理意义
马赫角反映了超音速流动中扰动传播的几何特性。例如,飞机以Ma=2飞行时,马赫角约为30°,意味着其产生的激波以该角度向后扩散。此特性在激波可视化实验(如纹影摄影技术)中表现为清晰的锥形波面。
工程应用
权威参考文献
马赫角是超音速流体力学中的重要概念,特指物体以超音速运动时,其产生的扰动波(冲击波或膨胀波)形成的锥形波阵面与物体运动方向之间的夹角。以下是详细解析:
定义与公式
根据马赫数(物体速度与当地音速的比值,记作$Ma$),马赫角$mu$的计算公式为:
$$mu = arcsinleft(frac{1}{Ma}right)$$
例如,当飞行器以2倍音速($Ma=2$)飞行时,马赫角约为30度。
物理意义
研究背景与应用
该概念由奥地利物理学家恩斯特·马赫提出,后经普朗特等科学家完善,成为空气动力学和超音速飞行器设计的基础理论之一。例如,战斗机机翼设计需考虑马赫角对激波阻力的影响,以优化跨音速性能。
直观示例
当$Ma=1$(音速)时,$mu=90^circ$,锥面退化为平面;当$Ma=5$,$mu≈11.5^circ$,形成尖锐锥形。这种角度变化直接影响超音速飞行器的气动加热和稳定性。
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