onda de Mach

En dinámica de fluidos , una onda de Mach , también conocida como discontinuidad débil , ^{[ 1 ] [ 2 ]} es una onda de presión que viaja a la velocidad del sonido causada por un ligero cambio de presión añadido a un flujo compresible . Estas ondas débiles pueden combinarse en un flujo supersónico para formar una onda de choque si hay suficientes ondas de Mach presentes en cualquier punto. Dicha onda de choque se denomina tallo de Mach o frente de Mach . Por lo tanto, es posible tener compresión o expansión sin choque en un flujo supersónico si la producción de ondas de Mach está suficientemente espaciada ( cf. compresión isentrópica en flujos supersónicos). Una onda de Mach es el límite débil de una onda de choque oblicua donde los promedios temporales de las cantidades de flujo no cambian (un choque normal es el otro límite). Si el tamaño del objeto que se mueve a la velocidad del sonido es cercano a 0, entonces este dominio de influencia de la onda se denomina cono de Mach . ^{[ 3 ] [ 4 ]}

Una onda de Mach se propaga a través del flujo con un ángulo de Mach μ , que es el ángulo formado entre el frente de onda de la onda de Mach y un vector que apunta en dirección opuesta al vector de movimiento. ^{[ 3 ] [ 5 ]} Está dado por

${\displaystyle \mu =\arcsin \left({\frac {1}{M}}\right),}$

donde M es el número de Mach .

Las ondas de Mach pueden utilizarse en observaciones de schlieren o de sombreado para determinar el número de Mach local del flujo. Las primeras observaciones de Ernst Mach emplearon ranuras en la pared de un conducto para generar ondas de Mach, que posteriormente se fotografiaron mediante el método de schlieren, con el fin de obtener datos sobre el flujo en toberas y conductos. Los ángulos de Mach también pueden visualizarse ocasionalmente a partir de su condensación en el aire, por ejemplo, en los conos de vapor que rodean a las aeronaves durante el vuelo transónico .

• Flujo compresible
• Ventilador de expansión Prandtl-Meyer
• Técnica de sombreado
• Fotografía Schlieren
• Onda de choque

• Demostración de prueba en túnel de viento supersónico (Mach 2.5) con placa plana y cuña que crean una onda de choque oblicua junto con numerosas ondas de Mach (Vídeo).