[자연과학] 충격파의 종류와 특징에 대해서

[자연과학] 충격파의 종류와 특징에 대해서

목 차

1) 충격파의 정의
2) 날개 단면의 충격파
3) 충격파의 종류
① 경사 충격파 [Oblique Shock Wave]
② 수직 충격파 [Normal Shock Wave]
③ 팽창파 [Expansion Wave]
④ 이탈 충격파 [Bow Shock Wave]
⑤ 부착 충격파 [Attached Shock Wave]

1) 충격파의 정의
충격파는 폭발 등에 의해 발생하고 기체 속의 음속보다 빨리 진행하는 파를 뜻한다. 정지된 기체 속을 음속보다 빠른 속도로 물체(비행기 등)가 진행할 때 물체에 의해 발생된 기체의 압력변화는 충격파에 집중된다. 이 파면에서는 기체의 밀도와 속도가 불연속적으로 변화한다. 초음속 제트기의 경우는 마하 원뿔이라고 하는 원뿔 내에만 제트기에 의한 압력변화가 전달되어, 원뿔면 위는 충격파가 된다. 물체가 없어도 기체 자체가 음속 이상으로 흐를 때는 밀도와 속도가 불연속변화를 하는 충격파가 발생한다. 예컨대 핵폭발이 일어나면 그곳의 기체는 가속되어 초음속으로 확산하기 시작하고, 충격파가 발생한다. 이 경우를 폭풍파라고 하며, 고압기체의 파가 되어 전파된다. 충격파의 전면과 후면의 압력의 비를 충격파의 세기라고 하며, 이것이 결정되면 속도나 밀도가 불연속 변화하는 정도를 랭킨-위고니오의 관계식에 의해 구할 수 있다. 충격파면에서 보면 상류 쪽에서는 초음속의 흐름이 들어오고 하류 쪽으로는 아음속의 흐름이 나가고 있다. 이 때 상류 쪽 흐름의 운동에너지의 일부가 열에너지로 변해 고온 · 고압상태가 하류 쪽에 만들어 진다. 또한 별의 폭발에 의해 1020cm나 되는 넓이로 확산된 충격파나, 태양에서 오는 플라즈마의 흐름 때문에 지구의 자기권에서 충격파가 발생하고 있는 사실 등도 확인되고 있다.

2) 날개 단면의 충격파
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