Begin manip MHD1
Het supersonische vliegen zonder "bang".
...Stel je een lensvormig profiel voor dat ondergedompeld is in een supersonische gasstroom. Er zullen schokgolven (aangehecht) ontstaan, vlakke golven. Twee van deze golven vertrekken vanaf de aanlooprand en twee andere lokaliseren zich in de buurt van de aflooprand. In perspectief:
Zijzicht:
Hydraulische analogie.
...Er is een zeer eenvoudige manier om het mechanisme van schokgolven te begrijpen, via analogie. Bij een vloeistofstroom met vrije oppervlakte is de voortplanting van oppervlakgolven equivalent aan die van geluid in een gas. Neem bijvoorbeeld een stilstaande vloeistofmassa. Een visser die zijn drijfwerktje in de gaten houdt, trekt licht aan zijn touw. Het drijfwerktje begint te trillen en veroorzaakt het ontstaan van cirkelvormige golven die zich voortplanten met een snelheid van enkele centimeters per seconde:
...In je bad zul je hetzelfde resultaat krijgen door een houten prikstok of lucifer langzaam op en neer te bewegen.
Als de vloeistof in beweging is (van bovenaf gezien), zullen deze cirkelvormige golven, die niet tegelijk zijn uitgezonden, uit hun evenwicht raken:
...De rechter afbeelding komt overeen met een "sonische" beweging. Geluidsgolven zijn de weerspiegeling van een drukverandering in een gas. Deze hydraulische analogieën, vroeger onderwezen aan de Nationale Hogere School voor Luchtvaart (Supaéro), waar ik afstudeerde, vormden ooit het onderwerp van praktijkopdrachten.
...Wat gebeurt er als de vloeistof sneller beweegt dan de voortplantingssnelheid van de oppervlakgolven? Dan krijg je het onderstaande patroon:
..De perturbaties die worden uitgezonden door het object zullen zich neigen om zich te stapelen langs twee lijnen die vanaf het object uitgaan.
...Niet iedereen heeft een stroom binnen handbereik. Daarom kunnen we in plaats van een stilstaand object in een vloeistofstroom ook het object zelf bewegen en hetzelfde resultaat verkrijgen. Je kunt dit ook doen in je bad, door je lucifer of de punt van je houten prikstok op en neer te bewegen, die scherpere punt. Er zullen dan zogenaamde "Machgolven" ontstaan. Als je de snelheid a van de oppervlakgolven en de snelheid V van het object kent, is het eenvoudig om de Machhoek α te berekenen.
...Omgekeerd, als je deze hoek α meet, kun je de snelheid V van de vloeistof berekenen.
...Hoe hoger de snelheid V, des te platte zijn de Machgolven.
...Een afvoer is een uitstekend hydraulisch laboratorium waar de snelheid V variabel is en toeneemt richting stroomafwaarts. Plaats je lucifer in het water, dan zie je dit:
..Een ander "hydraulisch laboratorium" is een sloot. De oneffenheden op de verticale wand van de stoep, die in contact staan met de stromende vloeistof, veroorzaken het ontstaan van Machgolven, net zoals die aan de andere kant van het waterleidingkanaal. Het wateroppervlak wordt zo door een netwerk van golven getekend, dat zowel richting als snelheid van de stroming aangeeft. De vloeistof stroomt volgens de binnenste bissectrice van de Machgolven. Als de stroming in de sloot met constante snelheid verloopt, wordt het vloeistofoppervlak gestreept door golven, Machgolven, die "parallelle strepen" vormen:
...Als de waterstroom toeneemt richting stroomafwaarts, omdat de helling groter wordt, zullen de golven plat lopen:
..Omgekeerd verschijnt het tegenovergestelde fenomeen als de vloeistof vertraagt, doordat de helling afneemt:
..De vertraging in een sloot kan veroorzaakt worden door wrijving van het water met de bodem, wanneer de diepte klein wordt. Als je goed kijkt naar een stroming, zie je dit:
...De Machgolven reiken opnieuw over naarmate je dichter bij de "waterkant" komt, omdat de wrijving met de bodem de stroming vertraagt. Wanneer de golven loodrecht op de stroming staan, is de snelheid gedaald tot de voortplantingssnelheid van de oppervlakgolven. De stroming is "subsonisch" geworden. In deze regio verdwijnen de Machgolven. Als je een lucifer of een haarclip in de stroming dompelt, kun je dit controleren.
...Er zijn dus veel dingen te leren uit het observeren van slootjes.
...Als de sloot een bocht maakt, zijn er twee gevallen mogelijk. Hier is het eerste:
..Bij het nemen van deze bocht versnelt het water. We krijgen wat in de vloeistofmechanica een "ontspanningsventiel" heet. Het feit dat de kenmerken plat liggen, duidt op deze versnelling. Daarbij daalt de waterhoogte, wat equivalent is aan druk in een gas. We kunnen deze tekening aanvullen door de tweede familie van Machgolven toe te voegen:
....Voor meer informatie over MHD verwijzen we naar de strip die ik in 1983 uitgaf bij Belin, 8 rue Férou, Parijs 75006. Je kunt ook de cd-versie van dit album verkrijgen via "Cd-Lanturlu". Klik op het icoon onderaan de pagina om het bestelformulier te openen.
../../../bons_commande/bon_global.htm
Teller geïnitialiseerd op 1 juni 2000