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超音速流れ

supersonic flow

 流速が音速より速い流れ,すなわちマッハ数Mが1より大きい流れをいう.ただしMが1より大きくても,1に近く流れ場に超音速領域と亜音速領域が共存する場合は遷音速流れ,Mが約5より大きい場合は極超音速流れと呼ばれる.超音速流れはいろいろな点で亜音速流れと異なった挙動をする.例えば流路断面積が減少すると,亜音速流れは加速されるが,超音速流れは流路断面積の減少によって減速され,増加によって加速される.このため超音速流れを得るには,途中にスロートをもつ先細末広ノズル(ラバルノズル)が用いられる.また超音速流れでは,流れ場の中の一つの小さな点じょう乱の影響はじょう乱源を頂点とし下流に広がるマッハ円すいの内部に限られる.このように流れの中の物体の影響が流れ場の有限の空間に限られるのは,ある点に生じるじょう乱が時間の経過とともに流れ場全体に広がる亜音速流れと異なる超音速流れの特徴である.さらに亜音速流れでは,流路断面積の拡大によって流れは連続的に減速されるが,超音速流れが減速される際には,ほとんどの場合衝撃波が発生し,流れは衝撃波によって不連続的に減速される.このように,一般に超音速流れは衝撃波を伴う.