유체 –마하 수 (Mach number)

마하 수

음속을 1로 기준했을 때, 물질이 움직이는 속도가 얼마나 되는지 나타내는 수

 

V : 유체 속도

c : 음속

음속은 시속 약 1,225 km/h(공기의 밀도 및 온도에 따라 변하므로 ‘약’을 붙임. ex 성층권에서는 1060 km/h)

기호는 M.

---

유체에서 중요시되는 parameter 값 중 ‘속도’.

 

속도와 관련하여서는 마크 넘버에 따라 다음과 같이 네 구간으로 나누어 집니다.

Ma < 0.8	아음속 (Subsonic)
0.8 < Ma < 1.2	천음속(Transonic)
1 < Ma < 5	초음속 (Supersonic)
Ma>5	극초음속(Hypersonic)

 

이렇게 구간을 나누는 이유는 각 구간마다 특징이 다 다르기 때문입니다. 특징이 달리 나타나는 이유는 유체의 ‘압축성’ 때문입니다.  특히 유체 중 gas는 압축을 하면 여러가지 특징이 나타나게 됩니다.

우리가 유체역학 시간에 배우는 내용은 주로 ‘비압축성 유체’입니다.

 

액체는 압력이 가해져도 밀도 변화가 매우 적으므로 보통 비압축성 물질로 분류됩니다.

기체는 압축성이 매우 큽니다. 하지만 아음속 구간 중 M < 0.3 에서는 변화의 정도가 무시할 정도(1% ~ 5%정도의 변화) 이기 때문에 비압축성으로 분류 됩니다.

 

즉, 유체역학 시간에 배우는 것은 비압축성 물질 인데, 이 범위는 액체 + 아음속영역 기체 라고 생각 하시면 됩니다.

비행기 같은 경우는 속도가 1000 km/h 가 넘기 때문에, 우리가 배운 범위에서의 유체역학을 그대로 적용해서는 안됩니다.

하지만 자동차 같은 경우는 속도가 빨라도 200 km/h 정도 입니다. 따라서 배운 유체역학이 적용 가능합니다.

물론 예외도….

376mph, 약 605km/h 라네요..

 

---

 

추가 잡담

초음속 영역( M > 1)에 들어서면 물체의 앞, 뒤에서 공기의 압력과 밀도가 급격히 변하는 지점이 발생합니다.

이 때 게임이나 영화에서 보던 충격파(Shock wave)가 생깁니다.

그리고 극초음속에 들어서면 Shockwave 뿐만 아니라, 추가적으로 화학반응도 일어납니다.

 

마하 수(위키백과)  : http://ko.wikipedia.org/wiki/%EB%A7%88%ED%95%98_%EC%88%98 

유체에 관하여 재밌는 글(나비에-스톡스 등) : https://mirror.enha.kr/wiki/%EC%9C%A0%EC%B2%B4%EC%97%AD%ED%95%99

사격시 발생하는 충격파

Shock wave