馬赫環是什麼？是怎樣形成的？

馬赫環是什麼？是怎樣形成的？

答：

馬赫環是超音速氣流內壓縮波和膨脹波相互干涉形成的駐波。

拉瓦爾噴管

首先我們要知道什麼是拉瓦爾噴管，當高壓低速的氣流經過拉瓦爾噴管之後將會變成低壓高速的氣體，此時的氣體比空氣壓力低時，會被周圍的空氣壓縮，但當壓縮到一定程度後，將會膨脹，過度膨脹後又會被環境空氣壓縮，如此不斷迴圈往復，直至氣體耗散到空氣當中。當此時的氣體壓力比空氣壓力高時，則將先膨脹後壓縮，然後繼續迴圈。

其次這裡的馬赫，既是由於其得名來自著名物理學家恩斯特·馬赫，也是由於發生該現象需要氣體達到音速（馬赫作為速度單位時即指一倍音速）。在這個膨脹與壓縮過程中，超音速噴流內會產生一系列複雜的斜激波和正激波，以及普朗特-邁耶膨脹波和普朗特-邁耶壓縮波。這一系列複雜激波會導致噴流在膨脹和壓縮段交界處溫度急劇升高，高到足以再次點燃噴流中任何殘存燃料，使其燃燒發光。燃燒的充分程度使得顏色和亮度都有所區別。

圖源RMIT University

參考資料：

「馬赫環」是什麼，它的產生原理是怎樣的？

by freelance

Q.E.D.