מהירות היפרסונית

(הופנה מהדף מהירות שגא קולית)

מהירות היפרסונית או מהירות שגא-קולית היא מהירות של עצם הנע הרבה מעל מהירות הקול, ואשר מתרחשות בה תופעות אווירודינאמיות ייחודיות.

מהירות שגא-קולית גדולה ממהירות על-קולית וניתן לאפיין מהירות זו כמעל 5 מאך. יחד עם זאת, המהירות הנמוכה ביותר המאופיינת כשגא-קולי היא בפועל טווח של ערכים בסביבות 5 מאך (גבוה או נמוך במקצת) ומשתנה כתלות בתנאים הפיזיקליים שבהם שרויה הזרימה.

עבור מספרי מאך גבוהים מ-20, לצורך אנליזה ראשונית של גלי הלם משופעים נהוג להניח כי מאך שואף לאין סוף לצורך פישוט נוסחאות, שכן ההבדלים ביניהם צפויים להיות זניחים.

כלי תעופה הנעים במהירות שגא-קולית הם מנועי על-מגח סילוני ומעבורות חלל בזמן תהליך החדירה לכדור הארץ.

מאפייניםעריכה

 
הדגמה של עצם נע במהירות 5 מאך

מכיוון שקיימת רציפות בין מהירות על-קולית למהירות שגא-קולית נהוג להגדיר אותה באמצעות מספר תופעות שמאפיינות אותה:

  • שכבת גל הלם דקה - גל הלם קשתי נצמד לגוף כך שהמרחק בין הגל לגוף קטנה ונוצרת מעין שכבה דקה של זרימה. במספרי ריינולדס קטנים שכבה זו יכולה להתמזג עם שכבת הגבול ולגרור שכבת גל הלם צמיגה.
  • שכבת אנטרופיה - שינוי (גרדיאנט) גדול של האנטרופיה בתוך שכבת הגבול. במפגש של זרימה על-קולית בפינה קהה נוצר גל הלם מנותק ובעל עקמומיות. השינוי באנטרופיה של קו זרימה לאחר גל ההלם גדל ככל שהעקמומיות גדלה. במספרי מאך גבוהים, לפי משפט קרוקו (Croco's principle) השינוי הופך משמעותי וגורר שינוי אנטרופיה גדול שיוצרים מערבולות בזרימה (ערבוליות גבוהה).
  • טמפרטורות גבוהה - מתרחשת דיסוציאציה ויינון של הגז בזורם כך שהגז הופך לפלזמה והטמפרטורות שלאחר גל ההלם מגיעות לאלפי מעלות צלזיוס.
  • צמיגות רבה - הגדלה של שכבת גבול.
  • תופעות של גז לא אידיאלי.

פרמטרי דמיותעריכה

בתחום הזרימה נהוג להשתמש בגדלים חסרי מימד. עבור מהירות נמוכות נהוג להשתמש במספר ריינולדס. עבור תחום ההיפרסוני מספר זה פחות שימושי ונהוג לעשות שימוש במספר קנודסן.

עבור תופעות חשמליות ומגנטיות בזרימה היפרסונית נעשה שימוש במספר סטיוארט.

כלים הנעים במהירות היפרסוניתעריכה

לקריאה נוספתעריכה

  • Anderson, John (2006). Hypersonic and High-Temperature Gas Dynamics (Second ed.). AIAA Education Series. ISBN 1-56347-780-7.

ראו גםעריכה

קישורים חיצונייםעריכה

  מדיה וקבצים בנושא מהירות היפרסונית בוויקישיתוף