מהירות שגא-קולית

מהירות שגיא קולית היא מהירות של עצם הנע הרבה מעל מהירות הקול ואשר מתרחשות בה תופעות אווירודינאמיות ייחודיות.

נהוג לאפיין מהירות זו כ-5 מאך ומעלה. יחד עם זאת, מספר מאך המדויק בו יכול כלי להיות מאופיין כנע במהירות שגיא קולית הוא בפועל טווח של ערכים בסביבות מאך 5 (גבוה או נמוך במקצת) ומשתנה כתלות בתנאים הפיזיקליים בו 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 שגיא קוליות הם מנועי על-מגח סילוני ומעבורות חלל בזמן תהליך החדירה לכדור הארץ.

מאפיינים

מכיוון שקיימת רציפות בין מהירות על קולית למהירות שגיא 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 דבר שגורר גרדיאנט אנטרופיה גדול - שכבה של שינוי באנטרופיה. אלו יוצרים 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 דמיות

בתחום הזרימה נהוג להשתמש גדלים חסרי מימד. עבור מהירות נמוכות נהוג להשתמש במספר ריינולדס. עבור התחום שגיא קולי מספר זה פחות שימושי ונהוג לעשות שימוש במספר קנודסן.

עבור תופעות חשמליות ומגנטיות בזרימה שגיא קולית נעשה שימוש במספר סטיוארט.

לקריאה נוספת

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

ראו גם

בום על קולי

קישורים חיצוניים

מדיה וקבצים בנושא מהירות שגא-קולית בוויקישיתוף