El documento explica el número de Mach, que es la relación entre la velocidad de un fluido y la velocidad del sonido. Define cinco regímenes de flujo según el número de Mach, incluyendo régimen incompresible, subsónico, transónico, supersónico e hipersónico. También describe cómo el cono de Mach se forma cuando la velocidad local excede la velocidad del sonido, causando cambios repentinos en la presión, temperatura y densidad del fluido.
2. • es la relación de la velocidad local del flujo a la velocidad local del sonido
dentro del fluido, o sea M = V/c, donde V es la velocidad local, y c la
velocidad del sonido. El numero de Mach es una de las medidas de la
importancia que tienen en un flujo determinado, los efectos de la
compresibilidad.
• En el sentido de fuerzas, el numero de Mach es la relación existente entre
las fuerzas inerciales y las fuerzas originadas por la compresibilidad del
fluido. El numero de Mach es un termino constantemente utilizado por los
ingenieros aerodinámicos, para tratar el movimiento de los fluidos sobre
los objetos.
• El número de Mach recibió ese nombre en honor a Ernst Mach (1838 -
1916), quien condujo los primeros experimentos significativos relacionados
con el vuelo supersónico en la universidad de Praga, Alemania.
3. Teniendo como base el numero de Mach se definen
generalmente cinco regímenes de flujo, en la siguiente forma:
• Régimen incompresible: El numero de Mach es pequeño en
comparación con la unidad (aproximadamente 0.2 en un gas
perfecto). En esta clasificación, los efectos de compresibilidad
se consideran, generalmente insignificantes.
• Régimen subsónico: El numero de Mach es inferior a la
unidad, pero tiene una magnitud suficiente para quedar fuera
de la clasificación del régimen de un flujo incompresible.
4. • Régimen transónico: El numero de Mach es muy cercano a uno, es
decir varia de valores ligeramente menores a la unidad y escasamente
superiores a ella.
• Régimen supersónico: Es donde el numero de Mach es superior a la
unidad.
• Régimen hipersónico: Es cuando el numero de Mach es muy superior
a la unidad.
5. • Sea un objeto diminuto se desplaza en el aire a una velocidad
V < c; el movimiento del objeto crea perturbaciones de presión,
las cuales se propagan esféricamente hacia el exterior a partir
del objeto, con una velocidad del sonido c. Si el objeto no
estuviera en movimiento, los frentes de onda se extenderían
esféricamente, y tendría las posiciones que se ilustran a
continuación, en intervalos sucesivos de tiempo.
6. • Los frentes de onda emergen para formar un frente plano y el fluido
que esta delante de este frente no recibe ningún efecto del
movimiento de la partícula. Si por algún motivo la velocidad local es
mayor que la velocidad del sonido, las pulsaciones individuales se
combinan para formar un patrón cónico, como se ilustra a
continuación:
7. • A este patrón se le conoce con el nombre de cono de Mach. El fluido que
esta por delante del cono, no tiene ninguna perturbación, pero
repentinamente sufre cambios de presión, temperatura y densidad,
conforme atraviesa el cono de Mach. Cuando un flujo atraviesa cambios
repentinos a atravesar una onda, a esta ultima se le denomina onda de
choque. Se ha logrado hacer visibles los gradientes de densidad en un
flujo, utilizando un sistema óptico fotográfico, conocido con el nombre de
aparato de Schlieren. Para esto el modelo se debe montar en un túnel de
viento o aerodinámico, para que las ondas de choque sean claramente
visibles.
Donde el numero de Mach se calcula como
𝑀 =
𝑣
𝑐
8. • se utilizan para indicar la velocidad de un objeto en comparación con
la velocidad del sonido. Mach 2, por ejemplo, significa que el objeto
vuela a dos veces la velocidad del sonido. Recuerda, la velocidad del
sonido puede cambiar según las condiciones de la atmósfera.
9.
10. • Cengel, Y. & Boles, M. (s. f.). Termodinámica (5ta ed.)
• Número de Mach (s. f.). Recuperado de
http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/conceptosbasicos
mfluidos/nmach/nmach.html
