הצגת המקור של הדף "גל הלם ניצב"

[[קובץ:גל ניצב2222.png|ממוזער|תיאור סכימתי של גל הלם ניצב. ניתן לראות שהתכונות לפני ואחרי גל ההלם הניצב שונות ווקטור שדה הזרימה ניצב לגל ההלם.]]
'''גל הלם ניצב''' הוא סוג של [[גל הלם]] בו שדה הזרימה ניצב ל[[גל הלם]].

== הגדרה ==
ב[[מכניקת הזורמים]] [[גל הלם]] מוגדר כתופעה אי רציפה בה ה[[אנטרופיה]] עולה משמעותית באזור [[אינפיניטסימל]]י. מאחר שאף זרימת נוזל איננה יכולה להיות אי רציפה מגדירים [[נפח בקרה]] אשר מכיל את גל ההלם יחד עם המעטפת המקיפה אותו (צד אחד של המעטפת הוא אחרי גל ההלם והצד השני לפניו). שני המשטחים מופרדים על ידי עומק איניפיטיסימלי אשר מכיל את גל ההלם עצמו. במשטחי בקרה אלו שטפי ה[[תנע]], ה[[מסה]] וה[[אנרגיה]] קבועים.

ניתן להסתכל על גל ההלם כתופעה הנעה עם ה[[תווך]] (כמו גל הלם הנע בצמוד למטוס) או כתופעה נייחת (למשל גל הלם הצמוד לדגם של מטוס ב[[מנהרת רוח]] על קולית). המשוואות עבור גל הלם ניצב פותחו עבור המקרה בו גל ההלם נייח אך ניתן לעבור למקרה של גל הלם נע על ידי מעבר של [[מערכת ייחוס|מערכת הייחוס]].

הנחות מרכזיות במודל הן שהמערכת היא [[תהליך אדיאבטי|אדיאבטית]] (אין [[מעבר חום]] אל המערכת ולהפך) ושלא מבוצעת [[עבודה (פיזיקה)|עבודה.]]

במקרה הכללי ישנה זווית לא ישרה בין שדה הזרימה לגל ההלם. עם זאת ניתן על ידי שימוש בקשרים גאומטריים וידיעת תכונות הזורם לפני ואחרי גל ההלם הניצב למצוא את תכונות הזורם אחרי גל ההלם המשופע.

== משוואות טבלאות גל הלם ניצב ==
המשוואות שלהלן פותחו על ידי מאזני [[תנע]], [[מסה]] ו[[אנרגיה]] ובשימוש תיאורית [[גז אידיאלי]] (ובפרט בהנחת גז אידיאלי קלורית, כלומר ש[[קיבול חום|מקדם קיבול החום]] בלחץ קבוע הוא פונקציה של הטמפרטורה בלבד). בהינתן [[מספר מאך]] לפני גל ההלם ,<math>M_1</math>, ניתן למצוא את מספר המאך לאחר גל ההלם ,<math>M_2</math>, יחד עם [[לחץ]], [[צפיפות החומר|צפיפות]], [[טמפרטורה]], ויחס לחץ הסטגנציה.

בהינתן מספר מאך לפני גל ההלם, <math>M_1</math>, ו[[יחס קיבולי החום]] הסגוליים <math>\gamma</math> ניתן לחשב את מספר המאך לאחר גל ההלם,<math>M_2</math> ,בעזרת המשוואה הבאה :

<math> M_2 = \sqrt{\frac{M_1^2\left(\gamma - 1\right)+2}{2\gamma M_1^2 - \left(\gamma - 1\right)}}</math>

המשוואה הבאה מראה את הקשר בין הלחץ לאחר גל ההלם, <math>p_2</math>, לבין לחץ הסביבה לפני גל ההלם, <math>p_1</math> :

<math> \frac{p_2}{p_1} = \frac{2\gamma M_1^2}{\gamma + 1} - \frac{\gamma - 1}{\gamma + 1}</math>

היחס בין הצפיפות לאחר גל ההלם, <math>\rho_2</math>, לבין הצפיפות לפני גל ההלם, <math>\rho_1</math>, מוצג במשוואה הבאה:

<math> \frac{\rho_2}{\rho_1} = \frac{\left(\gamma + 1\right)M_1^2}{\left(\gamma - 1\right)M_1^2 + 2}</math>

 היחס בין הטמפרטורה לאחר גל ההלם,<math>T_2</math>, לבין הטמפרטורה לפני גל ההלם,<math>T_1</math>,מבוטא כך:

<math> \frac{T_2}{T_1} = \frac{\left(1 + \frac{\gamma - 1}{2}M_1^2\right)\left(\frac{2\gamma}{\gamma - 1}M_1^2 - 1\right)}{M_1^2\left(\frac{2\gamma}{\gamma - 1} + \frac{\gamma - 1}{2}\right)}</math>

לבסוף, יחס לחצי הסטגנציה מוצג להלן כאשר <math>p_{01}</math> הוא לחץ הסטגנציה לפני גל ההלם ו -<math>p_{02}</math> הוא לחץ הסטגנציה אחרי גל ההלם.

היחס בין לחצי הסטגנציה נשאר קבוע לאורך גל הלם ניצב מאחר שהתהליך אדיאבטי.

<math> \frac{p_{02}}{p_{01}} = \left(\frac{\frac{\gamma + 1}{2}M_1^2}{1 + \frac{\gamma - 1}{2}M_1^2}\right)^\frac{\gamma}{\gamma - 1}\left(\frac{1}{\frac{2\gamma}{\gamma + 1}M_1^2 - \frac{\gamma - 1}{\gamma + 1}}\right)^\frac{1}{\gamma - 1}</math>

== טבלאות גלי הלם ניצב ==
כלי חישוב נפוצים מאוד הם טבלאות של '''גלי הלם ניצבים'''. זוהי סדרת נתונים של מספר תכונות לפני ואחרי גל הלם ניצב. בהינתן [[מספר מאך]] לפני גל ההלם ניתן למצוא את מספר המאך לאחר גל ההלם יחד עם [[לחץ]], [[צפיפות החומר|צפיפות]], [[טמפרטורה]], ויחס לחץ הסטגנציה. טבלאות אלה שימושיות מאחר שהמשוואות המשמשות לחישוב מאפיינים אחרי גל ההלם מסורבלות.

הטבלאות מחושבות באמצעות יחס קיבולי חום סגוליים השווה ל-1.4. מספר המאך במעלה הזרימה, מתחיל ב-1 ומסתיים ב-5. אף על פי שהטבלאות יכולות להתפרש על פני כל מספרי מאך, נהוג לעצור במאך 5 מכיוון ומעבר לו ההנחה שהוא שווה 1.4 מביאה לטעויות של מעל 10%.

== ראו גם ==
* [[גל הלם]]
* [[מספר מאך]]
* [[גל הלם משופע]]
* [[בום על-קולי]]
* [[מחסום הקול]]
* [[מהירות הקול]]
* [[יהלומי מאך]]

== קישורים חיצוניים ==
* [https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/normal.html Normal Shock waves], באתר [[NASA]]
* http://www.cchem.berkeley.edu/cbe150a/normal_shock.pdf


[[קטגוריה:אווירודינמיקה]]
[[קטגוריה:הנדסה אווירונאוטית]]