
【機】 mach angle
equine; gee; horse; horseflesh; neddy; steed
【醫】 hippo-
conspicuous; grand; hertz
【化】 hertz
【醫】 hertz
corner; angle; cape; contend; horn; wrestle; role
【醫】 angle; anguli; angulus; Broca's angle; cornu; cornua; gonio-; horn
馬赫角(Mach Angle)是氣體動力學與超音速流動研究中的核心概念,指物體以超音速運動時,其産生的擾動波前緣與運動方向形成的夾角。該現象由奧地利物理學家恩斯特·馬赫首次系統描述,是判斷流動是否為超音速狀态的重要依據。
定義與公式
馬赫角μ的經典計算公式為:
$$
μ = arcsinleft(frac{1}{Ma}right)
$$
其中,Ma表示馬赫數(Mach Number),即物體速度與當地聲速的比值。當Ma>1時,馬赫角為實數,表明流動進入超音速狀态;若Ma≤1,則無法形成穩定的馬赫錐。
物理意義
馬赫角反映了超音速流動中擾動傳播的幾何特性。例如,飛機以Ma=2飛行時,馬赫角約為30°,意味着其産生的激波以該角度向後擴散。此特性在激波可視化實驗(如紋影攝影技術)中表現為清晰的錐形波面。
工程應用
權威參考文獻
馬赫角是超音速流體力學中的重要概念,特指物體以超音速運動時,其産生的擾動波(沖擊波或膨脹波)形成的錐形波陣面與物體運動方向之間的夾角。以下是詳細解析:
定義與公式
根據馬赫數(物體速度與當地音速的比值,記作$Ma$),馬赫角$mu$的計算公式為:
$$mu = arcsinleft(frac{1}{Ma}right)$$
例如,當飛行器以2倍音速($Ma=2$)飛行時,馬赫角約為30度。
物理意義
研究背景與應用
該概念由奧地利物理學家恩斯特·馬赫提出,後經普朗特等科學家完善,成為空氣動力學和超音速飛行器設計的基礎理論之一。例如,戰鬥機機翼設計需考慮馬赫角對激波阻力的影響,以優化跨音速性能。
直觀示例
當$Ma=1$(音速)時,$mu=90^circ$,錐面退化為平面;當$Ma=5$,$mu≈11.5^circ$,形成尖銳錐形。這種角度變化直接影響超音速飛行器的氣動加熱和穩定性。
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