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5. 충격파 (Shock Waves)
5.1) 충격파의 정의
충격파는 압축성 유체 흐름에서 발생하는 불연속적인 압력, 밀도, 온도 변화를 동반하는 파동입니다. 이는 마하수가 1보다 클 때 발생하며, 소닉붐 현상의 원인이 됩니다.
5.1.1) 충격파의 생성 원리
- 초음속 흐름에서 물체 주변의 유체가 갑자기 압축될 때 충격파가 형성됩니다.
- 이는 유체의 속도, 압력, 온도 등의 물리적 성질이 갑자기 변화하는 현상입니다.
5.2) 충격파의 특징
- 충격파는 매우 높은 압력과 온도 변화를 일으킵니다.
- 일반적으로 매우 가파른 압력 상승이 특징입니다.
예제 문제 및 풀이
예제 1
문제: 초음속 비행기가 발생시키는 충격파의 특징에는 어떤 것들이 있을까요?
풀이:
- 비행기 주변의 공기가 갑자기 압축되면서 강한 압력 파동이 발생합니다.
- 이로 인해 공기의 압력과 온도가 급격히 상승합니다.
- 소닉붐 현상은 이러한 충격파 때문에 발생합니다.
예제 2
문제: 초음속 흐름에서 충격파가 유체역학적 설계에 미치는 영향은 무엇인가요?
풀이:
- 충격파는 항공기, 로켓 등의 구조에 매우 높은 열적 및 기계적 스트레스를 가합니다.
- 설계 시 충격파로 인한 압력과 온도 변화를 고려해야 합니다.
- 충격파를 최소화하는 형상 설계가 중요합니다.
다른 기계 가공법 링크
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