Velocidad hipersónica
En aerodinámica , una velocidad hipersónica es aquella que excede 5 veces la velocidad del sonido , a menudo indicada como a partir de velocidades de Mach 5 y superiores. [1]
El número de Mach exacto al que se puede decir que una nave vuela a velocidad hipersónica varía, ya que los cambios físicos individuales en el flujo de aire (como la disociación molecular y la ionización ) ocurren a diferentes velocidades; estos efectos colectivamente se vuelven importantes alrededor de Mach 5-10. El régimen hipersónico también se puede definir alternativamente como velocidades en las que la capacidad calorífica específica cambia con la temperatura del flujo a medida que la energía cinética del objeto en movimiento se convierte en calor. [2]
Si bien la definición de flujo hipersónico puede ser bastante vaga y generalmente discutible (especialmente debido a la ausencia de discontinuidad entre los flujos supersónico e hipersónico), un flujo hipersónico puede caracterizarse por ciertos fenómenos físicos que ya no se pueden descartar analíticamente como en el flujo supersónico. . La peculiaridad de los flujos hipersónicos es la siguiente:
A medida que aumenta el número de Mach de un cuerpo, también aumenta la densidad detrás de un arco de choque generado por el cuerpo, lo que corresponde a una disminución en el volumen detrás del choque debido a la conservación de la masa . En consecuencia, la distancia entre el arco de choque y el cuerpo disminuye con números de Mach más altos.
A medida que aumentan los números de Mach, el cambio de entropía a través del choque también aumenta, lo que da como resultado un fuerte gradiente de entropía y un flujo altamente vortical que se mezcla con la capa límite .
Una parte de la gran energía cinética asociada con el flujo a altos números de Mach se transforma en energía interna en el fluido debido a los efectos viscosos. El aumento de energía interna se realiza como un aumento de temperatura. Dado que el gradiente de presión normal al flujo dentro de una capa límite es aproximadamente cero para números de Mach hipersónicos de bajos a moderados, el aumento de temperatura a través de la capa límite coincide con una disminución de la densidad. Esto hace que la parte inferior de la capa límite se expanda, de modo que la capa límite sobre el cuerpo se vuelve más gruesa y, a menudo, puede fusionarse con la onda de choque cerca del borde de ataque del cuerpo.
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