Reflexión de Mach

La reflexión de Mach es un efecto de la dinámica de fluidos supersónicos , que recibe su nombre de Ernst Mach , y consiste en un patrón de reflexión de ondas de choque que involucra tres ondas de choque.

La reflexión de Mach puede existir en flujos estacionarios, pseudoestacionarios e inestables. Cuando una onda de choque, que se mueve con velocidad constante, se propaga sobre una cuña sólida, el flujo generado por la onda de choque incide sobre la cuña, generando así una segunda onda de choque reflejada, lo que garantiza que la velocidad del flujo sea paralela a la superficie de la cuña. Visto desde el sistema de referencia del punto de reflexión, este flujo es localmente estacionario y se denomina flujo pseudoestacionario. Cuando el ángulo entre la cuña y la onda de choque primaria es suficientemente grande, una sola onda de choque reflejada no puede desviar el flujo hacia una dirección paralela a la pared y se produce una transición a la reflexión de Mach. ^{[ 1 ]}

En una situación de flujo estacionario, si se coloca una cuña en un flujo supersónico estacionario de tal manera que su choque adherido oblicuo incida sobre una pared plana paralela a la corriente libre, el choque desvía el flujo hacia la pared y se requiere un choque reflejado para que el flujo vuelva a una dirección paralela a la pared. Cuando el ángulo del choque supera cierto valor, la desviación que puede producir un solo choque reflejado es insuficiente para que el flujo vuelva a una dirección paralela a la pared y se observa la transición a la reflexión de Mach. ^{[ 1 ]}

La reflexión de Mach consta de tres ondas de choque: la onda de choque incidente, la onda de choque reflejada y un tallo de Mach, además de un plano de deslizamiento. El punto donde se encuentran las tres ondas de choque se conoce como el "punto triple" en dos dimensiones, o como una onda de choque en tres dimensiones. ^{[ 2 ]}

El único tipo de reflexión de Mach posible en flujo estacionario es la reflexión de Mach directa, en la que el vástago de Mach es convexo en dirección opuesta al flujo incidente, y el plano de deslizamiento tiene pendiente hacia la superficie reflectante.

Según los nuevos resultados ^{[ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]} , se observa una nueva configuración de ondas de choque: una configuración con un ángulo de reflexión negativo en flujo estacionario. Las simulaciones numéricas demuestran dos formas de esta configuración: una con una onda de choque reflejada con forma de codo y una configuración de doble Mach inestable, dependiendo de la trayectoria de transición.

En flujos pseudoestacionarios, el punto triple se aleja de la superficie reflectante y la reflexión es una reflexión de Mach directa. En flujos no estacionarios, también es posible que el punto triple permanezca estacionario con respecto a la superficie reflectante (reflexión de Mach estacionaria) o se mueva hacia ella (reflexión de Mach inversa). En la reflexión de Mach inversa, el tallo de Mach es convexo hacia el flujo incidente y el plano de deslizamiento se curva alejándose de la superficie reflectante. Cada una de estas configuraciones puede asumir una de las siguientes tres posibilidades: reflexión de Mach simple, reflexión de Mach transicional y reflexión de Mach doble. ^{[ 2 ]}

• dinámica de gases
• Onda de choque
• La polar de choque es una herramienta gráfica para determinar si se produce una reflexión de Mach.

• Chapman, CJ (2000). Flujo de alta velocidad . CUP . ISBN 978-0-521-66169-0.
• Anderson, John D. Jr. (enero de 2001) [1984]. Fundamentos de aerodinámica (3.ª  ed.). McGraw-Hill Science/Engineering/Math . ISBN 978-0-07-237335-6.

• El descubrimiento del efecto de reflexión de Mach y su demostración en un auditorio.
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