Schlieren-Imaging: Eine Technik zur Visualisierung der Eigenschaften von Überschallströmungen

Quelle: Jose Roberto Moreto, Jaime Dorado, und Xiaofeng Liu, Department of Aerospace Engineering, San Diego State University, San Diego, CA

Militärische Düsenjäger und Projektile können mit unglaublichen Geschwindigkeiten fliegen, die die Schallgeschwindigkeit überschreiten, was bedeutet, dass sie mit einer Überschallgeschwindigkeit reisen. Die Schallgeschwindigkeit ist die Geschwindigkeit, mit der sich eine Schallwelle durch ein Medium ausbreitet, das 343 m/s beträgt. Mach-Nummern werden verwendet, um die Fluggeschwindigkeit eines Objekts relativ zur Schallgeschwindigkeit zu messen.

Ein Objekt, das mit einer Schallgeschwindigkeit unterwegs ist, hätte eine Mach-Zahl von 1,0, während ein Objekt, das schneller als die Schallgeschwindigkeit fährt, eine Mach-Zahl größer als 1,0 hat. Die Kompressibilitätseffekte der Luft müssen bei Reisen mit solchen Geschwindigkeiten berücksichtigt werden. Ein Fluss gilt als komprimierbar, wenn die Mach-Zahl größer als 0,3 ist. In dieser Demonstration wird Mach 2.0 Überschallstrom über einen Kegel analysiert, indem die Bildung von Stoßwellen und Kompressionswellen im komprimierbaren Durchfluss mit einem Schlieren-System visualisiert wird.