प्रघाती तरंग: Difference between revisions
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* संपर्क | * संपर्क अग्र: प्रणोदक गैस (उदाहरण के लिए आसपास की वायु पर उच्च विस्फोटक का प्रभाव) के कारण होने वाली प्रघाती तरंगो में, प्रणोदक (विस्फोटक उत्पाद) और संचालित गैसों के बीच की सीमा संपर्क अग्र को प्रघाती अग्र के रूप मे सुनिश्चित करता है। | ||
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[[Image:Pressure plot.png|200px|thumb|प्रेक्षक के पास से गुजरने वाली पराध्वनिक वस्तु के मामले में बाहरी अवलोकन बिंदु पर दबाव-समय आरेख। वस्तु का अग्रणी किनारा प्रघात का कारण बनता है (बाएं, लाल रंग में) और वस्तु का पिछला किनारा विस्तार का कारण बनता है (दाएं, नीले रंग में)।]] | [[Image:Pressure plot.png|200px|thumb|प्रेक्षक के पास से गुजरने वाली पराध्वनिक वस्तु के मामले में बाहरी अवलोकन बिंदु पर दबाव-समय आरेख। वस्तु का अग्रणी किनारा प्रघात का कारण बनता है (बाएं, लाल रंग में) और वस्तु का पिछला किनारा विस्तार का कारण बनता है (दाएं, नीले रंग में)।]] | ||
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प्रघाती तरंगों की विशेषता वाले माध्यम की विशेषताओं में आकस्मिक परिवर्तन को एक [[चरण संक्रमण|चरण पारगमन]] के रूप में देखा जा सकता है: प्रसार करने वाली पराध्वनिक वस्तु के दबाव-समय आरेख से पता चलता है कि कैसे एक प्रघाती तरंगो से प्रेरित परिवर्तनकाल एक गतिशील चरण पारगमन के अनुरूप होता है। | |||
जब कोई वस्तु (या | '''जब कोई वस्तु (या गड़ब'''ड़ी) सूचना की तुलना में तीव्री से चलती है तो आसपास के तरल पदार्थ में प्रसारित हो सकती है, तो गड़बड़ी के पास तरल पदार्थ प्रतिक्रिया नहीं कर सकता है या अशांति आने से पहले "रास्ते से बाहर निकल सकता है"। प्रघाती तरंग में द्रव के गुण (घनत्व, दबाव, तापमान, [[प्रवाह वेग]], [[मच संख्या]]) लगभग तुरंत बदल जाते हैं।<ref>[https://www.mdpi.com/2311-5521/7/1/16 Nikonov, V. A Semi-Lagrangian Godunov-Type Method without Numerical Viscosity for Shocks. Fluids 2022, 7, 16. https://doi.org/10.3390/fluids7010016]</ref> हवा में आघात तरंगों की मोटाई के मापन के परिणामस्वरूप लगभग 200 एनएम (लगभग 10−5 इंच)<ref>{{cite book |title=Introduction To Fluid Mechanics |edition=Fourth |first1=Robert W. |last1=Fox |first2=Alan T. |last2=McDonald |date=20 January 1992 |isbn=0-471-54852-9 }}</ref> के मान प्राप्त हुए हैं, जो गैस अणुओं के औसत मुक्त पथ के परिमाण के समान क्रम पर है। सातत्य के संदर्भ में, इसका तात्पर्य है कि आघात तरंग को या तो एक रेखा या एक समतल के रूप में माना जा सकता है यदि प्रवाह क्षेत्र क्रमशः द्वि-आयामी या त्रि-आयामी है। | ||
शॉक तरंगें तब बनती हैं जब एक प्रेशर फ्रंट पराध्वनिक गति से चलता है और आसपास की हवा को धकेलता है।<ref>{{Cite journal | title=High-speed Imaging of Shock Wave, Explosions and Gunshots | journal=American Scientist | volume=94 | issue=1 | year=2006 | pages= 22–31 | first1=Gary S. | last1=Settles| doi=10.1511/2006.57.22 }}</ref> जिस क्षेत्र में ऐसा होता है, प्रवाह के विरुद्ध यात्रा करने वाली ध्वनि तरंगें एक ऐसे बिंदु पर पहुंचती हैं जहां वे आगे धारा के विपरीत यात्रा नहीं कर सकती हैं और उस क्षेत्र में उत्तरोत्तर दबाव बनता है; एक उच्च दबाव प्रघाती तरंग तीव्री से बनता है। | शॉक तरंगें तब बनती हैं जब एक प्रेशर फ्रंट पराध्वनिक गति से चलता है और आसपास की हवा को धकेलता है।<ref>{{Cite journal | title=High-speed Imaging of Shock Wave, Explosions and Gunshots | journal=American Scientist | volume=94 | issue=1 | year=2006 | pages= 22–31 | first1=Gary S. | last1=Settles| doi=10.1511/2006.57.22 }}</ref> जिस क्षेत्र में ऐसा होता है, प्रवाह के विरुद्ध यात्रा करने वाली ध्वनि तरंगें एक ऐसे बिंदु पर पहुंचती हैं जहां वे आगे धारा के विपरीत यात्रा नहीं कर सकती हैं और उस क्षेत्र में उत्तरोत्तर दबाव बनता है; एक उच्च दबाव प्रघाती तरंग तीव्री से बनता है। | ||
Revision as of 23:48, 31 January 2023
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भौतिकी में, प्रघाती तरंग (जिसे सामान्यतः शॉकवेव भी लिखा जाता है) या शॉक, एक प्रकार की संचरण त्रुटि है जो माध्यम में ध्वनि की स्थानीय गति से तीव्र होती है। एक सामान्य तरंग की तरह, प्रघाती तरंग ऊर्जा वहन करती है और एक माध्यम से प्रसारित हो सकती है लेकिन अप्रत्याशित, प्रायः असंतत, दबाव, तापमान और माध्यम के घनत्व में परिवर्तन की विशेषता है।[1][2][3][4][5][6]
पराध्वनिक प्रवाह की तुलना मे प्रयोजन के लिए, एक प्रसार पंखे के माध्यम से अतिरिक्त बढ़ा हुआ विस्तार प्राप्त किया जा सकता है जिसे प्रांड्ल-मेयर विस्तार पंखे के रूप में भी जाना जाता है। जिसके साथ में प्रसार की तरंगे आ सकती हैऔर अंत में हानिकारक अंतःक्षेप की प्रक्रिया बनाने वाली प्रघाती तरंगों के साथ टकरा सकती है जिससे वे पुन: संयोजित हो सकती है। पराध्वनिक वायुयान के गुजरने से संबद्ध ध्वनिगतिक आघात तरंग एक प्रकार की ध्वनि तरंग है जो तरंग अंतःक्षेप से उत्पन्न होती है।
सॉलिटॉन्स (एक अन्य प्रकार की अरैखिक तरंग) के विपरीत, अकेले प्रघाती तरंग की ऊर्जा और गति दूरी के साथ अपेक्षाकृत अधिक तीव्रता से प्रसारित होती है। जब प्रघाती तरंग पदार्थ से गुजरती है तो ऊर्जा संरक्षित रहती है लेकिन एन्ट्रापी बढ़ जाती है। पदार्थ के गुणों में यह परिवर्तन स्वयं को ऊर्जा में कमी के रूप में प्रकट करता है जिसे कार्य के रूप में निकाला जा सकता है और पराध्वनिक वस्तुओं पर एक कर्षण बल के रूप में प्रघाती तरंगें दृढ़ता से अपरिवर्तनीय प्रक्रियाएं होती हैं।
पारिभाषिक शब्दावली
प्रघाती तरंगें हो सकती हैं:
- सामान्य प्रघात
- प्रघात माध्यम के प्रवाह की दिशा में 90° (लंबवत) पर।
- अप्रत्यक्ष प्रघात
- प्रवाह की दिशा के कोण पर।
- धनु प्रघात (वायुगतिकीय)
- एक कुंठित वस्तु के सामने धनु प्रघात प्रवाह के प्रतिकूल होता है तब विपरीत प्रवाह वेग मैक 1 से अधिक हो जाता है।
कुछ अन्य शर्तें:
- प्रघाती अग्र: वह सीमा जिस पर प्रघाती तरंग के कारण भौतिक स्थितियों में आकस्मिक परिवर्तन होता है।
- संपर्क अग्र: प्रणोदक गैस (उदाहरण के लिए आसपास की वायु पर उच्च विस्फोटक का प्रभाव) के कारण होने वाली प्रघाती तरंगो में, प्रणोदक (विस्फोटक उत्पाद) और संचालित गैसों के बीच की सीमा संपर्क अग्र को प्रघाती अग्र के रूप मे सुनिश्चित करता है।
पराध्वनिक प्रवाह
प्रघाती तरंगों की विशेषता वाले माध्यम की विशेषताओं में आकस्मिक परिवर्तन को एक चरण पारगमन के रूप में देखा जा सकता है: प्रसार करने वाली पराध्वनिक वस्तु के दबाव-समय आरेख से पता चलता है कि कैसे एक प्रघाती तरंगो से प्रेरित परिवर्तनकाल एक गतिशील चरण पारगमन के अनुरूप होता है।
जब कोई वस्तु (या गड़बड़ी) सूचना की तुलना में तीव्री से चलती है तो आसपास के तरल पदार्थ में प्रसारित हो सकती है, तो गड़बड़ी के पास तरल पदार्थ प्रतिक्रिया नहीं कर सकता है या अशांति आने से पहले "रास्ते से बाहर निकल सकता है"। प्रघाती तरंग में द्रव के गुण (घनत्व, दबाव, तापमान, प्रवाह वेग, मच संख्या) लगभग तुरंत बदल जाते हैं।[7] हवा में आघात तरंगों की मोटाई के मापन के परिणामस्वरूप लगभग 200 एनएम (लगभग 10−5 इंच)[8] के मान प्राप्त हुए हैं, जो गैस अणुओं के औसत मुक्त पथ के परिमाण के समान क्रम पर है। सातत्य के संदर्भ में, इसका तात्पर्य है कि आघात तरंग को या तो एक रेखा या एक समतल के रूप में माना जा सकता है यदि प्रवाह क्षेत्र क्रमशः द्वि-आयामी या त्रि-आयामी है।
शॉक तरंगें तब बनती हैं जब एक प्रेशर फ्रंट पराध्वनिक गति से चलता है और आसपास की हवा को धकेलता है।[9] जिस क्षेत्र में ऐसा होता है, प्रवाह के विरुद्ध यात्रा करने वाली ध्वनि तरंगें एक ऐसे बिंदु पर पहुंचती हैं जहां वे आगे धारा के विपरीत यात्रा नहीं कर सकती हैं और उस क्षेत्र में उत्तरोत्तर दबाव बनता है; एक उच्च दबाव प्रघाती तरंग तीव्री से बनता है।
आघात तरंगें पारंपरिक ध्वनि तरंगें नहीं हैं; प्रघाती तरंग गैस के गुणों में बहुत तीव्र बदलाव का रूप ले लेती है। हवा में प्रघाती तरंगें तीव्र "क्रैक" या "स्नैप" शोर के रूप में सुनाई देती हैं। लंबी दूरी पर, एक सदमे की तरंग एक गैर-रैखिक तरंग से एक रैखिक तरंग में बदल सकती है, पारंपरिक ध्वनि तरंग में पतित हो जाती है क्योंकि यह हवा को गर्म करती है और ऊर्जा खो देती है। ध्वनि तरंग को सोनिक बूम के परिचित "थड" या "थंप" के रूप में सुना जाता है, जिसे आमतौर पर विमान की पराध्वनिक उड़ान द्वारा बनाया जाता है।
प्रघाती तरंग कई अलग-अलग तरीकों में से एक है जिसमें पराध्वनिक प्रवाह में गैस को संपीड़ित किया जा सकता है। कुछ अन्य तरीके आइसेंट्रोपिक कंप्रेशन हैं, जिनमें लुडविग प्रांटलर कंप्रेशन सम्मिलित हैं। एक गैस के संपीड़न की विधि एक दिए गए दबाव अनुपात के लिए अलग-अलग तापमान और घनत्व में परिणाम देती है जिसे गैर-प्रतिक्रियाशील गैस के लिए विश्लेषणात्मक रूप से गणना की जा सकती है। सदमे की तरंग संपीड़न के परिणामस्वरूप कुल दबाव का नुकसान होता है, जिसका अर्थ है कि यह कुछ उद्देश्यों के लिए गैसों को संपीड़ित करने का एक कम कुशल तरीका है, उदाहरण के लिए स्क्रैमजेट के सेवन में। पराध्वनिक विमानों पर प्रेशर-ड्रैग की उपस्थिति ज्यादातर प्रवाह पर शॉक कम्प्रेशन के प्रभाव के कारण होती है।
सामान्य प्रघात
आदर्श गैसों का उपयोग करने वाले प्राथमिक द्रव यांत्रिकी में, एक प्रघाती तरंग को एक विच्छिन्नता के रूप में माना जाता है, जहां शॉक पास होने पर एंट्रोपी अचानक बढ़ जाती है। चूँकि कोई द्रव प्रवाह बंद नहीं होता है, प्रघाती तरंग के चारों ओर एक नियंत्रण मात्रा स्थापित किया जाता है, कंट्रोल सतहों के साथ जो इस वॉल्यूम को प्रघाती तरंग के समानांतर बांधता है (फ्लुइड माध्यम के प्री-शॉक साइड पर एक सतह के साथ और पोस्ट- शॉक साइड)। दो सतहों को बहुत कम गहराई से अलग किया जाता है जैसे कि प्रघात स्वयं पूरी तरह से उनके बीच समाहित होता है। ऐसे नियंत्रण सतहों पर, संवेग, द्रव्यमान प्रवाह और ऊर्जा स्थिर होती है; दहन के भीतर, विस्फोटों को सदमे की तरंग में गर्मी परिचय के रूप में तैयार किया जा सकता है। यह माना जाता है कि प्रणाली रूद्धोष्म है (कोई गर्मी बाहर नहीं निकलती है या प्रणाली में प्रवेश नहीं करती है) और कोई काम नहीं किया जा रहा है। इन विचारों से रैंकिन-ह्यूगोनियट स्थितियां उत्पन्न होती हैं।
स्थापित धारणाओं को ध्यान में रखते हुए, एक ऐसी प्रणाली में जहां डाउनस्ट्रीम गुण सबसोनिक बन रहे हैं: द्रव के अपस्ट्रीम और डाउनस्ट्रीम प्रवाह गुणों को आइसेंट्रोपिक माना जाता है। चूंकि सिस्टम के भीतर ऊर्जा की कुल मात्रा स्थिर है, दोनों क्षेत्रों में ठहराव एन्थैल्पी स्थिर रहता है। हालाँकि, एन्ट्रॉपी बढ़ रही है; डाउनस्ट्रीम तरल पदार्थ के स्थिरता दबाव में गिरावट के कारण इसका हिसाब होना चाहिए।
अन्य प्रघात
तिरछा प्रघात
एक प्रवाह क्षेत्र में आघात तरंगों का विश्लेषण करते समय, जो अभी भी शरीर से जुड़े होते हैं, प्रवाह की दिशा से कुछ मनमाने कोण पर विचलन करने वाली आघात तरंग को तिरछा प्रघात कहा जाता है। इन झटकों के लिए प्रवाह के घटक सदिश विश्लेषण की आवश्यकता होती है; ऐसा करने से ओर्थोगोनल दिशा में प्रवाह के उपचार के लिए सामान्य प्रघात के रूप में तिरछे प्रघात की स्वीकृति मिलती है।
धनुष प्रघात
जब एक तिरछे प्रघात के एक ऐसे कोण पर बनने की संभावना होती है जो सतह पर नहीं रह सकता है, तो एक अरैखिक घटना उत्पन्न होती है जहां सदमे की तरंग शरीर के चारों ओर एक सतत पैटर्न बनाती है। इन्हें धनु प्रघात कहा जाता है। इन स्थितियों में, 1d प्रवाह मॉडल मान्य नहीं है और सतह पर दबाव डालने वाले दबाव बलों की भविष्यवाणी करने के लिए और विश्लेषण की आवश्यकता है।
नॉनलाइनियर स्टीपिंग के कारण प्रघाती तरंगें
सामान्य तरंगों के तीखेपन के कारण प्रघाती तरंगें बन सकती हैं। इस घटना का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण समुद्र की तरंगे हैं जो तट पर ब्रेकिंग वेव बनाती हैं। उथले पानी में सतही तरंगों की गति पानी की गहराई पर निर्भर करती है। एक आने वाली महासागरीय तरंग में तरंगों के बीच गर्त की तुलना में प्रत्येक तरंग के शिखर के पास थोड़ी अधिक तरंग की गति होती है, क्योंकि तरंग की ऊंचाई पानी की गहराई की तुलना में असीम नहीं होती है। श्रृंग गर्त से आगे निकल जाते हैं जब तक कि तरंग का अग्रणी किनारा एक ऊर्ध्वाधर चेहरा नहीं बनाता है और एक अशांत प्रघात (एक ब्रेकर) बनाने के लिए प्रसारित हो जाता है जो तरंग की ऊर्जा को ध्वनि और गर्मी के रूप में नष्ट कर देता है।
तापमान और दबाव पर ध्वनि की गति की निर्भरता के कारण इसी तरह की घटनाएं गैस या प्लाज्मा में मजबूत ध्वनि तरंगों को प्रभावित करती हैं। हवा के एडियाबेटिक संपीड़न के कारण मजबूत तरंगें प्रत्येक दबाव के मोर्चे के पास माध्यम को गर्म करती हैं, ताकि उच्च दबाव वाले मोर्चे संबंधित दबाव गर्त से बाहर निकल जाएं। एक सिद्धांत है कि ट्रॉम्बोन जैसे पीतल के उपकरणों में ध्वनि दबाव का स्तर इतना ऊंचा हो जाता है कि वह खड़ी हो जाती है, जिससे उपकरणों की चमकीली लय का एक अनिवार्य हिस्सा बन जाता है।[10] जबकि इस प्रक्रिया से प्रघात का गठन आम तौर पर पृथ्वी के वायुमंडल में अघोषित ध्वनि तरंगों के लिए नहीं होता है, यह एक ऐसा तंत्र माना जाता है जिसके द्वारा सौर वर्णमण्डल और सूरज कोरोना को तरंगों के माध्यम से गर्म किया जाता है जो सौर इंटीरियर से प्रसारित होता है।
उपमाएँ
एक प्रघाती तरंग को एक गतिमान वस्तु के सबसे दूर के बिंदु के रूप में वर्णित किया जा सकता है जो वस्तु के दृष्टिकोण के बारे में "जानता" है। इस विवरण में, प्रघाती तरंग पोजीशन को ज़ोन के बीच की सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है, जिसमें शॉक-ड्राइविंग इवेंट के बारे में कोई जानकारी नहीं है और ज़ोन को शॉक-ड्राइविंग इवेंट के बारे में पता है, जो विशेष सापेक्षता के सिद्धांत में वर्णित प्रकाश शंकु के अनुरूप है।
प्रघाती तरंग उत्पन्न करने के लिए, किसी दिए गए माध्यम (जैसे हवा या पानी) में एक वस्तु को ध्वनि की स्थानीय गति से तीव्र गति से यात्रा करनी चाहिए। उच्च सबसोनिक गति से यात्रा करने वाले विमान के मामले में, विमान के चारों ओर हवा के क्षेत्र बिल्कुल ध्वनि की गति से यात्रा कर रहे हो सकते हैं, जिससे कि विमान से निकलने वाली ध्वनि तरंगें एक दूसरे पर ढेर हो जाती हैं, जैसे मोटरवे पर ट्रैफिक जाम . जब एक प्रघाती तरंग बनती है, तो स्थानीय वायु दाब बढ़ता है और फिर बग़ल में प्रसारित हो जाता है। इस प्रवर्धन प्रभाव के कारण, एक प्रघाती तरंग बहुत तीव्र हो सकती है, एक विस्फोट की तरह जब कुछ दूरी पर सुना जाता है (संयोग से नहीं, क्योंकि विस्फोट प्रघाती तरंगें बनाते हैं)।
अनुरूप घटनाएं द्रव यांत्रिकी के बाहर जानी जाती हैं। उदाहरण के लिए, आवेशित कण एक अपवर्तन माध्यम में प्रकाश की गति से परे त्वरित होते हैं (जहां प्रकाश की गति निर्वात में पानी की तुलना में कम होती है) दृश्य आघात प्रभाव पैदा करते हैं, एक घटना जिसे चेरेंकोव विकिरण के रूप में जाना जाता है।
घटना प्रकार
प्रघाती तरंगें के कई उदाहरण नीचे दिए गए हैं, जिन्हें व्यापक रूप से समान शॉक फेनोमेना के साथ समूहीकृत किया गया है:
हिलता हुआ प्रघात
- आमतौर पर एक स्थिर माध्यम में प्रसारित होने वाली प्रघाती तरंग होती है
- इस मामले में, प्रघात से आगे की गैस स्थिर है (प्रयोगशाला के फ्रेम में) और प्रघात के पीछे की गैस प्रयोगशाला के फ्रेम में पराध्वनिक हो सकती है। प्रघात एक तरंगफ्रंट के साथ प्रसारित होता है जो प्रवाह की दिशा में सामान्य (समकोण पर) होता है। प्रघात की गति गैस के दो पिंडों के बीच मूल दबाव अनुपात का एक कार्य है।
- मूविंग शॉक आमतौर पर अलग-अलग दबाव में गैस के दो पिंडों की परस्पर क्रिया से उत्पन्न होते हैं, जिसमें एक प्रघाती तरंग कम दबाव वाली गैस में प्रसारित होता है और एक विस्तार तरंग उच्च दबाव वाली गैस में प्रसारित होती है।
- उदाहरण: गुब्बारा फटना, शॉक ट्यूब, विस्फोट की तरंग।
विस्फोट की तरंग
- एक विस्फोट तरंग अनिवार्य रूप से एक अनुगामी उष्माक्षेपी प्रतिक्रिया द्वारा समर्थित एक प्रघात है। इसमें अत्यधिक ज्वलनशील या रासायनिक रूप से अस्थिर माध्यम जैसे ऑक्सीजन-मीथेन मिश्रण या उच्च विस्फोटक के माध्यम से यात्रा करने वाली एक तरंग सम्मिलित होती है। प्रघाती तरंग के बाद माध्यम की रासायनिक प्रतिक्रिया होती है, और प्रतिक्रिया की रासायनिक ऊर्जा तरंग को आगे बढ़ाती है।
- एक विस्फोट तरंग एक साधारण प्रघात से थोड़े अलग नियमों का पालन करती है क्योंकि यह प्रघाती तरंगफ्रंट के पीछे होने वाली रासायनिक प्रतिक्रिया से प्रेरित होती है। विस्फोटों के लिए सबसे सरल सिद्धांत में, एक असमर्थित, स्व-प्रसारित विस्फोट तरंग चैपमैन-जौगेट स्थिति|चैपमैन-जौगेट प्रवाह वेग पर आगे बढ़ती है। विस्फोट से प्रेरित अधिक दबाव के कारण एक विस्फोट से आसपास की हवा में प्रसारित होने का प्रघात भी लगेगा।
- जब ट्रिनिट्रोटोलुइन (जिसमें 6,900 m/s का विस्फोट वेग होता है) जैसे उच्च विस्फोटकों द्वारा प्रघाती तरंग बनाई जाती है, तो यह हमेशा अपने उद्गम स्थल से उच्च, पराध्वनिक वेग से यात्रा करेगी।
फाइल:पराध्वनिक-बुलेट-शैडोग्राम-सेटल्स.टिफ|थंब|राइफल से दागी गई पराध्वनिक गोली से प्रघाती तरंगें का शैडोग्राम। शैडोग्राफ ऑप्टिकल तकनीक से पता चलता है कि गोली लगभग 1.9 की मैक संख्या पर चल रही है। बाएँ और दाएँ चलने वाली धनुष तरंगें और पूंछ तरंगें बुलेट से वापस आती हैं और इसकी अशांत तरंग भी दिखाई देती है। सबसे दाईं ओर के पैटर्न राइफल द्वारा निकाले गए बिना जले बारूद के कणों से हैं।
धनु प्रघात (अलग शॉक)
- ये प्रघात घुमावदार होते हैं और शरीर के सामने थोड़ी दूरी बनाते हैं। सीधे शरीर के सामने, वे आने वाले प्रवाह के 90 डिग्री पर खड़े होते हैं और फिर शरीर के चारों ओर वक्र होते हैं। अलग किए गए प्रघात प्रघात के पास प्रवाह के लिए उसी प्रकार की विश्लेषणात्मक गणना की स्वीकृति देते हैं जैसे संलग्न प्रघात के लिए। वे निरंतर रुचि का विषय हैं, क्योंकि कुंद शरीर के आगे प्रघात की दूरी को नियंत्रित करने वाले नियम जटिल हैं और शरीर के आकार का एक कार्य है। इसके अतिरिक्त, शॉक स्टैंडऑफ दूरी एक गैर-आदर्श गैस के तापमान के साथ काफी भिन्न होती है, जिससे वाहन की थर्मल सुरक्षा प्रणाली में गर्मी हस्तांतरण में बड़े अंतर होते हैं। वायुमंडलीय पुनर्प्रवेश पर इस विषय पर विस्तृत चर्चा देखें। ये विश्लेषणात्मक समीकरणों के "मजबूत-आघात" समाधानों का पालन करते हैं, जिसका अर्थ है कि कुछ तिरछे झटकों के लिए विक्षेपण कोण सीमा के बहुत करीब, डाउनस्ट्रीम मच संख्या सबसोनिक है। धनुष के प्रघात या तिरछा शॉक भी देखें
- ऐसा प्रघात तब लगता है जब अधिकतम विक्षेपण कोण पार हो जाता है। एक अलग प्रघात आमतौर पर कुंद निकायों पर देखा जाता है, लेकिन तीव्र निकायों पर कम मच संख्या में भी देखा जा सकता है।
- उदाहरण: स्पेस रिटर्न व्हीकल (अपोलो, स्पेस शटल), बुलेट्स, चुंबकमंडल की सीमा (धनु प्रघात)। धनु प्रघात नाम झुककर तरंगाना के उदाहरण से आता है, पानी के माध्यम से चलने वाले जहाज या नाव के धनुष (सामने) पर बनने वाला अलग शॉक, जिसकी धीमी सतह तरंग गति आसानी से पार हो जाती है (समुद्र की सतह की तरंग देखें)।
संलग्न प्रघात
- ये प्रघात पराध्वनिक गति से चलने वाले तीव्र पिंडों की नोक से जुड़े हुए दिखाई देते हैं।
- उदाहरण: पराध्वनिक वेजेज और छोटे शीर्ष कोण वाले कोन।
- संलग्न प्रघाती तरंग वायुगतिकी में एक उत्कृष्ट संरचना है, क्योंकि एक आदर्श गैस और अदृश्य प्रवाह क्षेत्र के लिए, एक विश्लेषणात्मक समाधान उपलब्ध है, जैसे कि दबाव अनुपात, तापमान अनुपात, कील का कोण और डाउनस्ट्रीम मच संख्या सभी की गणना जानने के लिए की जा सकती है। अपस्ट्रीम मच नंबर और शॉक एंगल। छोटे प्रघात वाले कोण उच्च अपस्ट्रीम मच संख्या के साथ जुड़े होते हैं, और विशेष मामला जहां सदमे की तरंग 90 ° पर आने वाले प्रवाह (सामान्य प्रघात) पर होती है, एक की मच संख्या के साथ जुड़ा होता है। ये विश्लेषणात्मक समीकरणों के "कमजोर-प्रघात" समाधान का पालन करते हैं।
तीव्र दानेदार प्रवाह में
प्रघाती तरंगें आनत चैनलों या ढलानों के नीचे घनी दानेदार सामग्री के तीव्र प्रवाह में भी उत्पन्न हो सकती हैं। तीव्री से घने दानेदार प्रवाह में मजबूत झटकों का सैद्धांतिक रूप से अध्ययन किया जा सकता है और प्रयोगात्मक डेटा के साथ तुलना करने के लिए विश्लेषण किया जा सकता है। एक विन्यास पर विचार करें जिसमें चुट के नीचे तीव्री से चलती सामग्री एक लंबी और खड़ी चैनल के अंत में एक बाधा वाली दीवार से टकराती है। प्रभाव एक तीव्री से चलती सुपरक्रिटिकल प्रवाह परत से एक स्थिर मोटी ढेर में प्रवाह शासन में अचानक परिवर्तन की ओर जाता है। यह प्रवाह विन्यास विशेष रूप से दिलचस्प है क्योंकि यह कुछ हाइड्रोलिक और वायुगतिकीय स्थितियों के अनुरूप है जो सुपरक्रिटिकल से सबक्रिटिकल प्रवाह में प्रवाह शासन परिवर्तन से जुड़े हैं।
खगोल भौतिकी में
एस्ट्रोफिजिकल वातावरण में कई अलग-अलग प्रकार की प्रघाती तरंगें होती हैं। कुछ सामान्य उदाहरण सुपरनोवा प्रघाती तरंगें या ब्लास्ट वेव्स हैं जो इंटरस्टेलर माध्यम से यात्रा करते हैं, पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र के सौर हवा से टकराने के कारण धनुष शॉक और आकाशगंगाओं के आपस में टकराने के कारण प्रघाती तरंगें। खगोल भौतिकी में आघात का एक और दिलचस्प प्रकार अर्ध-स्थिर उल्टा आघात या समाप्ति आघात है जो युवा पलसर से अति सापेक्षतावादी हवा को समाप्त करता है।
उल्का घटनाओं में प्रवेश
पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करने पर उल्कापिंडों द्वारा आघात तरंगें उत्पन्न होती हैं।[11] तुंगुस्का घटना और 2013 की रूसी उल्का घटना एक विशाल उल्कापिंड द्वारा निर्मित सदमे की तरंग का सबसे अच्छा प्रलेखित प्रमाण है।
जब 2013 का उल्का 100 या अधिक किलोटन टीएनटी के बराबर ऊर्जा रिलीज के साथ पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश किया, हिरोशिमा पर गिराए गए परमाणु बम की तुलना में दर्जनों गुना अधिक शक्तिशाली, उल्का की प्रघाती तरंग ने पराध्वनिक जेट के फ्लाईबाई (सीधे नीचे) के रूप में नुकसान का उत्पादन किया उल्का का पथ) और एक विस्फोट तरंग के रूप में, उल्का विस्फोट पर केंद्रित गोलाकार सदमे की तरंग के साथ, चेल्याबिंस्क शहर और पड़ोसी क्षेत्रों (चित्रित) में टूटे हुए कांच के कई उदाहरण हैं।
तकनीकी अनुप्रयोग
नीचे दिए गए उदाहरणों में, सदमे की तरंग को नियंत्रित किया जाता है, (उदा। एयरफॉइल) या एक तकनीकी उपकरण के इंटीरियर में, टर्बाइन की तरह।
रीकंप्रेशन शॉक
* ये प्रघात तब दिखाई देते हैं जब एक ट्रांसोनिक बॉडी पर प्रवाह सबसोनिक गति से कम हो जाता है।
- उदाहरण: ट्रांसोनिक पंख, टर्बाइन
- जहां एक ट्रांसोनिक विंग के चूषण पक्ष पर प्रवाह पराध्वनिक गति के लिए त्वरित होता है, परिणामी पुन: संपीड़न या तो प्रांटल-मेयर संपीड़न या सामान्य सदमे के गठन से हो सकता है। यह प्रघात ट्रांसोनिक उपकरणों के निर्माताओं के लिए विशेष रुचि रखता है क्योंकि यह सीमा परत को उस बिंदु पर अलग कर सकता है जहां यह ट्रांसोनिक प्रोफाइल को छूता है। इसके बाद प्रोफ़ाइल पर पूर्ण पृथक्करण और स्टॉल हो सकता है, उच्च ड्रैग या शॉक-बफेट, एक ऐसी स्थिति जहां अलगाव और शॉक अनुनाद स्थिति में परस्पर क्रिया करते हैं, जिससे अंतर्निहित संरचना पर प्रतिध्वनित भार उत्पन्न होता है।
पाइप प्रवाह
- यह प्रघात तब लगता है जब किसी पाइप में पराध्वनिक प्रवाह धीमा हो जाता है।
- उदाहरण:
- पराध्वनिक प्रणोदन में: निपीडक जेट, स्क्रैमजेट, प्रारंभ करना।
- प्रवाह नियंत्रण में: सुई वाल्व, चोक वेंटुरी।
- इस मामले में प्रघात से आगे की गैस पराध्वनिक (प्रयोगशाला फ्रेम में) है, और प्रघात प्रणाली के पीछे की गैस या तो पराध्वनिक (तिरछी प्रघात) या सबसोनिक (एक सामान्य प्रघात) है (हालांकि कुछ तिरछे झटकों के लिए विक्षेपण के बहुत करीब कोण सीमा, डाउनस्ट्रीम मच संख्या सबसोनिक है।) प्रघात एक अभिसरण वाहिनी द्वारा गैस के मंदी का परिणाम है, या समानांतर वाहिनी की दीवार पर सीमा परत की वृद्धि से होता है।
दहन इंजन
तरंग डिस्क इंजन (जिसे रेडियल इंटरनल कम्बशन वेव रोटर भी कहा जाता है) एक प्रकार का पिस्टन रहित रोटरी इंजन है जो उच्च-ऊर्जा तरल पदार्थ के बीच ऊर्जा को कम-ऊर्जा तरल पदार्थ में स्थानांतरित करने के लिए शॉक तरंगों का उपयोग करता है, जिससे निम्न तापमान और दबाव दोनों में वृद्धि होती है- ऊर्जा द्रव।
यादगार
memristor्स में, बाहरी रूप से लागू विद्युत क्षेत्र के तहत, संक्रमण-धातु ऑक्साइड में प्रघाती तरंगें लॉन्च की जा सकती हैं, जिससे तीव्र और गैर-वाष्पशील प्रतिरोधकता परिवर्तन होते हैं।[12]
शॉक कैप्चरिंग और डिटेक्शन
संख्यात्मक संगणनाओं और प्रायोगिक प्रेक्षणों दोनों में आघात तरंगों को पकड़ने और आघात तरंगों का पता लगाने के लिए उन्नत तकनीकों की आवश्यकता है।[13][14][15][16][17][18][19]
कम्प्यूटेशनल द्रव गतिकी आमतौर पर सदमे तरंगों के साथ प्रवाह क्षेत्र प्राप्त करने के लिए उपयोग की जाती है। यद्यपि प्रघाती तरंगें तीक्ष्ण विच्छिन्नताएँ होती हैं, विच्छिन्नता (प्रघाती तरंग, संपर्क विच्छिन्नता या स्लिप लाइन) के साथ द्रव प्रवाह के संख्यात्मक विलयनों में, आघात तरंग को निम्न-क्रम संख्यात्मक विधि (संख्यात्मक अपव्यय के कारण) द्वारा सुचारू किया जा सकता है या नकली दोलन होते हैं उच्च-क्रम संख्यात्मक विधि द्वारा सदमे की सतह के पास (गिब्स घटना के कारण[20]).
प्रघाती तरंग की तुलना में द्रव प्रवाह में कुछ अन्य विच्छिन्नताएं मौजूद हैं। स्लिप सरफेस (3D) या स्लिप लाइन (2D) एक प्लेन है, जिसके आर-पार स्पर्शरेखा वेग असतत है, जबकि दबाव और सामान्य वेग निरंतर हैं। संपर्क विच्छेदन के पार, दबाव और वेग निरंतर होते हैं और घनत्व विच्छिन्न होता है। एक मजबूत विस्तार तरंग या कतरनी परत में उच्च ढाल वाले क्षेत्र भी हो सकते हैं जो एक विच्छिन्नता प्रतीत होते हैं। इन प्रवाह संरचनाओं और प्रघाती तरंगें की कुछ सामान्य विशेषताएं और संख्यात्मक और प्रायोगिक उपकरणों के अपर्याप्त पहलुओं से अभ्यास में दो महत्वपूर्ण समस्याएं होती हैं:
(1) कुछ प्रघाती तरंगें का पता नहीं लगाया जा सकता है या उनकी स्थिति गलत पाई जाती है, (2) कुछ फ्लो स्ट्रक्चर्स जो प्रघाती तरंगें नहीं हैं, गलत तरीके से प्रघाती तरंगें होने का पता लगाया जाता है।
वास्तव में, प्रघाती तरंगें का सही कैप्चरिंग और डिटेक्शन महत्वपूर्ण है क्योंकि प्रघाती तरंगें के निम्नलिखित प्रभाव होते हैं:
(1) कुल दबाव का नुकसान होता है, जो स्क्रैमजेट इंजन के प्रदर्शन से संबंधित एक चिंता का विषय हो सकता है, (2) वेव-राइडर कॉन्फ़िगरेशन के लिए लिफ्ट प्रदान करना , क्योंकि वाहन की निचली सतह पर तिरछी प्रघाती तरंग लिफ्ट उत्पन्न करने के लिए उच्च दबाव उत्पन्न कर सकती है, (3) उच्च गति वाले वाहन के वेव ड्रैग की ओर ले जाती है जो वाहन के प्रदर्शन के लिए हानिकारक है, (4) गंभीर दबाव भार और गर्मी प्रवाह को प्रेरित करता है, उदा. टाइप IV शॉक-शॉक इंटरफेरेंस से वाहन की सतह पर 17 गुना ताप वृद्धि हो सकती है, (5) अन्य संरचनाओं के साथ परस्पर क्रिया, जैसे कि सीमा परतें, नए प्रवाह संरचनाओं जैसे प्रवाह पृथक्करण, संक्रमण, आदि का उत्पादन करने के लिए।
यह भी देखें
- विस्फोट की लहर
- खगोल भौतिकी में शॉक वेव्स
- वायुमंडलीय ध्यान केंद्रित करना
- वायुमंडलीय पुनर्प्रवेश
- चेरेंकोव विकिरण
- विस्फोट
- हाइड्रोलिक कूदो
- जूल-थॉमसन प्रभाव[21]
- मच लहर
- मैग्नेटोपॉज़
- मोरटन तरंग
- सामान्य शॉक टेबल
- तिरछा झटका
- प्रांडल-मेयर विस्तार प्रशंसक
- झटके और असंतोष (एमएचडी)
- शॉक (यांत्रिकी)
- ध्वनि बूम
- सुपरक्रिटिकल एयरफॉइल
- अंडरकंप्रेसिव शॉक वेव
- अनस्टार्ट करें
- शॉक हीरा
- केल्विन वेक पैटर्न
संदर्भ
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बाहरी कड़ियाँ
- NASA Glenn Research Center information on:
- Selkirk college: Aviation intranet: High speed (supersonic) flight
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