प्रघाती तरंग: Difference between revisions
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[[Image:Schlierenfoto Mach 1-2 Pfeilflügel - NASA.jpg|thumb|right|शार्प-नोज्ड [[पराध्वनिक]] बॉडी पर अटैच्ड शॉक की [[श्लेयरन फोटोग्राफी]]]] | [[Image:Schlierenfoto Mach 1-2 Pfeilflügel - NASA.jpg|thumb|right|शार्प-नोज्ड [[पराध्वनिक]] बॉडी पर अटैच्ड शॉक की [[श्लेयरन फोटोग्राफी]]]] | ||
[[Image:Uss_iowa_bb-61_pr.jpg|thumb|right|यूएसएस आयोवा (बीबी-61) प्यूर्टो रिको, 1984 में प्रशिक्षण अभ्यास के दौरान [[ब्रॉडसाइड (नौसेना)]] पर फायरिंग करता है। गोलाकार निशान दिखाई देते हैं जहां बंदूक फायरिंग से बढ़ते गोलाकार वायुमंडलीय शॉकवेव पानी की सतह से मिलते हैं।]]भौतिकी में, '''प्रघाती तरंग''' (जिसे सामान्यतः शॉकवेव भी कहा 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।<ref>{{Citation | [[Image:Uss_iowa_bb-61_pr.jpg|thumb|right|यूएसएस आयोवा (बीबी-61) प्यूर्टो रिको, 1984 में प्रशिक्षण अभ्यास के दौरान [[ब्रॉडसाइड (नौसेना)]] पर फायरिंग करता है। गोलाकार निशान दिखाई देते हैं जहां बंदूक फायरिंग से बढ़ते गोलाकार वायुमंडलीय शॉकवेव पानी की सतह से मिलते हैं।]]भौतिकी में, '''प्रघाती तरंग''' (जिसे सामान्यतः शॉकवेव भी कहा 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|दाब]], [[तापमान]] और माध्यम के [[घनत्व]] में परिवर्तन की विशेषता है।<ref>{{Citation | ||
|last = Anderson | first = John D. Jr.| title = Fundamentals of Aerodynamics | orig-year = 1984 | edition = 3rd| publisher = [[McGraw-Hill|McGraw-Hill Science/Engineering/Math]] |date=January 2001| isbn = 978-0-07-237335-6 }}</ref><ref>Zel’Dovich, Y. B., & Raizer, Y. P. (2012). Physics of shock waves and high-temperature hydrodynamic phenomena. Courier Corporation.</ref><ref>Landau, L. D., & Lifshitz, E. M. (1987). Fluid Mechanics, Volume 6 of course of theoretical physics. Course of theoretical physics/by LD Landau and EM Lifshitz, 6.</ref><ref>Courant, R., & Friedrichs, K. O. (1999). Supersonic flow and shock waves (Vol. 21). Springer Science & Business Media.</ref><ref>Shapiro, A. H. (1953). The dynamics and thermodynamics of compressible fluid flow, vol. 1 (Vol. 454). Ronald Press, New York.</ref><ref>Liepman, H. W., & Roshko, A. (1957). Elements of gas dynamics. John Willey & Sons.</ref> | |last = Anderson | first = John D. Jr.| title = Fundamentals of Aerodynamics | orig-year = 1984 | edition = 3rd| publisher = [[McGraw-Hill|McGraw-Hill Science/Engineering/Math]] |date=January 2001| isbn = 978-0-07-237335-6 }}</ref><ref>Zel’Dovich, Y. B., & Raizer, Y. P. (2012). Physics of shock waves and high-temperature hydrodynamic phenomena. Courier Corporation.</ref><ref>Landau, L. D., & Lifshitz, E. M. (1987). Fluid Mechanics, Volume 6 of course of theoretical physics. Course of theoretical physics/by LD Landau and EM Lifshitz, 6.</ref><ref>Courant, R., & Friedrichs, K. O. (1999). Supersonic flow and shock waves (Vol. 21). Springer Science & Business Media.</ref><ref>Shapiro, A. H. (1953). The dynamics and thermodynamics of compressible fluid flow, vol. 1 (Vol. 454). Ronald Press, New York.</ref><ref>Liepman, H. W., & Roshko, A. (1957). Elements of gas dynamics. John Willey & Sons.</ref> | ||
[[सुपरसोनिक गति|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 [[ध्वनि बूम|ध्वनिगतिक प्रघाती तरंग]] एक प्रकार की ध्वनि तरंग है जो [[तरंग हस्तक्षेप|तरंग अंतःक्षेप]] से उत्पन्न होती है। | [[सुपरसोनिक गति|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 [[ध्वनि बूम|ध्वनिगतिक प्रघाती तरंग]] एक प्रकार की ध्वनि तरंग है जो [[तरंग हस्तक्षेप|तरंग अंतःक्षेप]] से उत्पन्न होती है। | ||
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; सामान्य प्रघात: प्रघात माध्यम के प्रवाह की दिशा में 90° (लंबवत) पर। | ; सामान्य प्रघात: प्रघात माध्यम के प्रवाह की दिशा में 90° (लंबवत) पर। | ||
; [[तिरछा झटका|अप्रत्यक्ष प्रघात]]: प्रवाह की दिशा के कोण पर। | ; [[तिरछा झटका|अप्रत्यक्ष प्रघात]]: प्रवाह की दिशा के कोण पर। | ||
; धनु प्रघात (वायुगतिकीय): एक कुंठित वस्तु के सामने [[धनुष (जहाज)|धनु]] प्रघात प्रवाह के प्रतिकूल | ; धनु प्रघात (वायुगतिकीय): एक कुंठित वस्तु के सामने [[धनुष (जहाज)|धनु]] प्रघात, प्रवाह के प्रतिकूल होती है तब विपरीत प्रवाह वेग मैक 1 से अधिक हो जाता है। | ||
कुछ अन्य शर्तें: | कुछ अन्य शर्तें: | ||
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== सामान्य प्रघात == | == सामान्य प्रघात == | ||
[[आदर्श गैस|आदर्श गैसों]] का उपयोग करने वाले प्राथमिक [[द्रव यांत्रिकी]] में प्रघाती तरंगों को एक विच्छिन्नता के रूप में माना जाता है, जहां प्रघाती तरंगों | [[आदर्श गैस|आदर्श गैसों]] का उपयोग करने वाले प्राथमिक [[द्रव यांत्रिकी]] में प्रघाती तरंगों को एक विच्छिन्नता के रूप में माना जाता है, जहां प्रघाती तरंगों के संचरण होने पर एंट्रोपी आकस्मिक रूप से बढ़ जाती है। चूँकि कोई भी द्रव प्रवाह स्थगित नहीं होता है प्रघाती तरंगे के चारों ओर एक [[नियंत्रण मात्रा|नियंत्रण खंड]] स्थापित किया जाता है, नियंत्रण सतहों के साथ जो इस खंड को प्रघाती तरंगों के समानांतर परिबद्ध करता है (प्रवाही माध्यम के प्री-प्रघात साइड पर एक सतह के साथ और पोस्ट- प्रघात साइड) दो सतहों को बहुत कम गहराई से अलग किया जाता है जैसे कि प्रघात तरंग पूर्ण रूप से तरह से उनके बीच समाहित होती है। ऐसे नियंत्रण सतहों पर, संवेग, द्रव्यमान प्रवाह और ऊर्जा स्थिर होती है दहन के भीतर, [[विस्फोट|विस्फोटों]] को प्रघाती तरंग में ऊष्मीय समावेशन के रूप में तैयार किया जा सकता है। यह माना जाता है कि प्रणाली रूद्धोष्म है (कोई ऊष्मा बाहर नहीं निकलती है या प्रणाली में प्रवेश नहीं करती है) और कोई कार्य नहीं किया जा रहा है। इन कारण से रैंकिन-ह्यूगोनियट की स्थितियां उत्पन्न होती हैं। | ||
स्थापित धारणाओं को ध्यान में रखते हुए, | प्रणाली में स्थापित धारणाओं को ध्यान में रखते हुए, जहां प्रवाह की ओर गुण अवध्वानिक हो रहे हैं द्रव के प्रवाह के विरुद्ध और प्रवाह की तरफ प्रवाह गुणों को समऐन्ट्रॉपिक के रूप मे माना जाता है। चूंकि प्रणाली के भीतर ऊर्जा की कुल मात्रा स्थिर होती है और दोनों क्षेत्रों में गतिरोध की एन्थैल्पी स्थिर रहती है। हालाँकि, एन्ट्रॉपी बढ़ रही है जिसका मुख्य कारण प्रवाह की तरफ द्रव की स्थिरता का दबाव है। | ||
== अन्य प्रघात == | == अन्य प्रघात == | ||
=== | === तिर्यक प्रघात === | ||
एक प्रवाह क्षेत्र में प्रघाती तरंगों का विश्लेषण करते समय, जो अभी भी शरीर से | एक प्रवाह क्षेत्र में प्रघाती तरंगों का विश्लेषण करते समय, जो अभी भी शरीर से संबद्ध होते हैं, प्रवाह की दिशा से कुछ यादृच्छिक कोण पर विचलन करने वाली प्रघाती तरंग को तिर्यक प्रघात कहा जाता है। इन प्रघात तरंगों के लिए प्रवाह के सदिश घटक विश्लेषण की आवश्यकता होती है ऐसा करने से लंबकोणीय दिशा में प्रवाह के अनुकूलन के लिए सामान्य प्रघात के रूप में तिर्यक प्रघात की स्वीकृति मिलती है। | ||
=== | === धनु प्रघात === | ||
जब | जब तिर्यक प्रघात को ऐसे कोण पर बनने की संभावना होती है जो सतह पर नहीं रह सकता है तब एक अरैखिक घटना उत्पन्न होती है जहां प्रघाती तरंगें शरीर के चारों ओर एक सतत आकार का निर्माण करती है। जिन्हे धनु प्रघात कहा जाता है। इन स्थितियों में 1डी प्रवाह मॉडल मान्य नहीं होता है और सतह पर दाब डालने वाले दाब बलों का पूर्वानुमान करने के लिए एक विश्लेषण की आवश्यकता होती है। | ||
== | == अरैखिक तीक्ष्णता के कारण प्रघाती तरंगें == | ||
सामान्य तरंगों | सामान्य तरंगों की तीक्ष्णता के कारण प्रघाती तरंगें बन सकती हैं। इस घटना का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण [[समुद्र की लहर|समुद्र की तरंगे]] हैं जो तट पर [[ब्रेकिंग वेव|विभिन्न तरंगें]] बनाती हैं। उथले पानी में पृष्ठीय तरंगों की गति पानी की गहराई पर निर्भर करती है। आने वाली महासागरीय तरंगों में तरंगों के बीच गर्त की तुलना में प्रत्येक तरंग के शिखर के पास अपेक्षाकृत अधिक तरंग की गति होती है, क्योंकि तरंग की ऊंचाई पानी की गहराई की तुलना में सीमित नहीं होती है। श्रृंग गर्त से आगे निकल जाते हैं जब तक कि तरंग का अग्रणी किनारा एक ऊर्ध्वाधर फ़लक नहीं बनाता है और एक अशांत प्रघात (एक ब्रेकर) बनाने के लिए प्रसारित हो जाता है जो तरंगो की ऊर्जा को ध्वनि और ऊष्मा के रूप में नष्ट कर देता है। | ||
तापमान और | तापमान और दाब पर ध्वनि की गति की निर्भरता के कारण इसी तरह की घटनाएं गैस या प्लाज्मा में प्रबल ध्वनि तरंगों को प्रभावित करती हैं। वायु के रुदधोष्म संपीड़न के कारण प्रबल तरंगें प्रत्येक दाब के अग्रभाग के पास एक माध्यम को गर्म करती हैं ताकि उच्च दाब के अग्रभाग संगत दाब गर्त से बाहर निकल जाए, एक सिद्धांत है कि पीतल के उपकरणों जैसे ट्रॉम्बोन में ध्वनि दाब का स्तर अपेक्षाकृत ऊंचा हो जाता है, जो उपकरणों के समय का एक अनिवार्य भाग बनता है।{{refn|{{Citation|last1=Hirschberg|first1=A.|last2=Gilbert|first2=J.|last3=Msallam|first3=R.|last4=Wijnands|first4=A. P. J.|title=Shock Waves in Trombones|journal=Journal of the Acoustical Society of America|volume=99|issue=3|pages=1754–1758|date=March 1996|url=http://www.physics.mcgill.ca/~guymoore/ph225/shock.pdf|bibcode=1996ASAJ...99.1754H|doi=10.1121/1.414698|access-date=2017-04-17|archive-date=2019-12-10|archive-url=https://web.archive.org/web/20191210004134/http://www.physics.mcgill.ca/%7Eguymoore/ph225/shock.pdf|url-status=dead}}}} जबकि इस प्रक्रिया से प्रघात का गठन सामान्यतः 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|प्रभामंडल (कोरोना)]] को तरंगों के माध्यम से गर्म किया जाता है जो सौर के आंतरिक भाग से प्रसारित होती है। | ||
== उपमाएँ == | == उपमाएँ == | ||
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 पूर्ण रूप से सचेत होता है। इस विवरण में, प्रघाती तरंग दृष्टिकोण को ज़ोन के बीच की सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है जिसमें प्रघाती अग्र घटना के बारे में कोई जानकारी नहीं है और ज़ोन को प्रघाती अग्र घटना के बारे में पता है, जो [[विशेष सापेक्षता]] के सिद्धांत में वर्णित [[प्रकाश शंकु]] के अनुरूप है। | |||
प्रघाती | प्रघाती तरंगे उत्पन्न करने के लिए, किसी दिए गए माध्यम (जैसे वायु या पानी) में एक वस्तु को ध्वनि की स्थानीय गति से तीव्र गति से सरंचरण करना होता है। उच्च अवध्वानिक गति से संचरण करने वाले विमान की स्थिति में, विमान के चारों ओर वायु के क्षेत्र मे ध्वनि की गति से परागमित हो सकते हैं, जिससे कि विमान से निकलने वाली ध्वनि तरंगें एक दूसरे पर परागमित हो जाती हैं, जैसे मोटर मार्ग पर यातायात अवरोध, जब एक प्रघाती तरंग बनती है तब स्थानीय वायु दाब बढ़ता है और पुनः प्रसारित हो जाता है। इस प्रवर्धन प्रभाव के कारण, एक प्रघाती तरंगे बहुत तीव्र हो सकती है (संयोग से नहीं, क्योंकि विस्फोट प्रघाती तरंगें बनाते हैं) एक विस्फोट की तरह जब कुछ दूरी पर सुना जाता है। | ||
अनुरूप घटनाएं द्रव यांत्रिकी के बाहर जानी जाती हैं। उदाहरण के लिए, आवेशित कण एक [[अपवर्तन]] माध्यम में प्रकाश की गति से | अनुरूप घटनाएं द्रव यांत्रिकी के बाहर जानी जाती हैं। उदाहरण के लिए, आवेशित कण एक [[अपवर्तन]] माध्यम में प्रकाश की गति से त्वरित होते हैं (जहां प्रकाश की गति निर्वात में पानी की तुलना में कम होती है) दृश्य प्रघाती प्रभाव उत्पन्न करते हैं, जिसे [[चेरेंकोव विकिरण]] के रूप में जाना जाता है। | ||
== घटना प्रकार == | == घटना प्रकार == | ||
प्रघाती तरंगें के कई उदाहरण नीचे दिए गए हैं, जिन्हें व्यापक रूप से समान | प्रघाती तरंगें के कई उदाहरण नीचे दिए गए हैं, जिन्हें व्यापक रूप से समान प्रघाती घटनाओं के साथ समूहीकृत किया गया है: | ||
[[Image:Trinity explosion film strip.jpg|thumb|right| विस्फोट के आग के गोले के आगे प्रघाती तरंग एक स्थिर माध्यम में प्रसारित होती है। शॉक [[एक्स-रे फ़ोटो]] (ट्रिनिटी विस्फोट) द्वारा दिखाई देता है]] | [[Image:Trinity explosion film strip.jpg|thumb|right| विस्फोट के आग के गोले के आगे प्रघाती तरंग एक स्थिर माध्यम में प्रसारित होती है। शॉक [[एक्स-रे फ़ोटो]] (ट्रिनिटी विस्फोट) द्वारा दिखाई देता है]] | ||
=== [[हिलता हुआ झटका| | === [[हिलता हुआ झटका|प्रगामी प्रघात]] === | ||
* सामान्यतः एक स्थिर माध्यम में प्रसारित होने वाली प्रघाती तरंग होती है | * सामान्यतः एक स्थिर माध्यम में प्रसारित होने वाली प्रघाती तरंग होती है | ||
* इस | * इस स्थिति में, प्रघात से आगे की गैस स्थिर होती है (प्रयोगशाला की रूपरेखा में) और प्रघात के पीछे की गैस प्रयोगशाला के रूपरेखा में पराध्वनिक हो सकती है। प्रघात एक तरंगाग्र 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 दाब अनुपात का एक कार्य है। | ||
* | * '''प्रगामी प्रघात सामान्यतः अलग-अल'''ग दाब में गैस के दो पिंडों की परस्पर क्रिया से उत्पन्न होते हैं, जिसमें एक प्रघाती तरंग कम दाब वाली गैस में प्रसारित होता है और एक विस्तार तरंग उच्च दाब वाली गैस में प्रसारित होती है। | ||
* उदाहरण: गुब्बारा फटना, [[शॉक ट्यूब]], [[विस्फोट की लहर|विस्फोट की तरंग]]। | * उदाहरण: गुब्बारा फटना, [[शॉक ट्यूब]], [[विस्फोट की लहर|विस्फोट की तरंग]]। | ||
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=== धनु प्रघात (अलग शॉक) === | === धनु प्रघात (अलग शॉक) === | ||
{{main|धनु प्रघात (वायुगतिकी)}} | {{main|धनु प्रघात (वायुगतिकी)}} | ||
* 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-प्रघाती" समाधानों का पालन करते हैं, जिसका अर्थ है कि कुछ | * 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-प्रघाती" समाधानों का पालन करते हैं, जिसका अर्थ है कि कुछ तिर्यक झटकों के लिए विक्षेपण कोण सीमा के बहुत करीब, डाउनस्ट्रीम मच संख्या सबसोनिक है। [[धनुष के झटके|धनुष के प्रघात]] या तिरछा शॉक भी देखें | ||
* ऐसा प्रघात तब लगता है जब अधिकतम विक्षेपण कोण पार हो जाता है। एक अलग प्रघात सामान्यतः कुंद निकायों पर देखा जाता है, लेकिन तीव्र निकायों पर कम मच संख्या में भी देखा जा सकता है। | * ऐसा प्रघात तब लगता है जब अधिकतम विक्षेपण कोण पार हो जाता है। एक अलग प्रघात सामान्यतः 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 लहराना|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 लहर|समुद्र की सतह की तरंग]] देखें)। | * उदाहरण: स्पेस रिटर्न व्हीकल (अपोलो, स्पेस शटल), बुलेट्स, [[चुंबकमंडल]] की सीमा (धनु प्रघात)। धनु प्रघात नाम [[झुककर लहराना|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 लहर|समुद्र की सतह की तरंग]] देखें)। | ||
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* ये प्रघात पराध्वनिक गति से चलने वाले तीव्र पिंडों की नोक से जुड़े हुए दिखाई देते हैं। | * 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। | * 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 | * 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 प्रघाती 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 === | === तीव्र दानेदार प्रवाह में === | ||
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==== उल्का घटनाओं में प्रवेश ==== | ==== उल्का घटनाओं में प्रवेश ==== | ||
[[File:Chelyabinsk meteor event consequences in Drama Theatre.jpg|thumb|[[चेल्याबिंस्क उल्का]] के कारण नुकसान।]]पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करने पर उल्कापिंडों द्वारा प्रघाती तरंगें उत्पन्न होती हैं।<ref>Silber E.A., Boslough M., Hocking W.K., Gritsevich M., Whitaker R.W. (2018). Physics of Meteor Generated Shock Waves in the Earth’s Atmosphere – A Review. Advances in Space Research, 62(3), 489-532 https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.05.010</ref> [[तुंगुस्का घटना]] और 2013 की रूसी उल्का घटना एक विशाल उल्कापिंड द्वारा निर्मित | [[File:Chelyabinsk meteor event consequences in Drama Theatre.jpg|thumb|[[चेल्याबिंस्क उल्का]] के कारण नुकसान।]]पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करने पर उल्कापिंडों द्वारा प्रघाती तरंगें उत्पन्न होती हैं।<ref>Silber E.A., Boslough M., Hocking W.K., Gritsevich M., Whitaker R.W. (2018). Physics of Meteor Generated Shock Waves in the Earth’s Atmosphere – A Review. Advances in Space Research, 62(3), 489-532 https://doi.org/10.1016/j.asr.2018.05.010</ref> [[तुंगुस्का घटना]] और 2013 की रूसी उल्का घटना एक विशाल उल्कापिंड द्वारा निर्मित प्रघाती 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 | 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 प्रघाती तरंग के साथ, [[चेल्याबिंस्क]] शहर और पड़ोसी क्षेत्रों (चित्रित) में टूटे हुए कांच के कई उदाहरण हैं। | ||
== तकनीकी अनुप्रयोग == | == तकनीकी अनुप्रयोग == | ||
नीचे दिए गए उदाहरणों में, | नीचे दिए गए उदाहरणों में, प्रघाती तरंग को नियंत्रित किया जाता है, (उदा। एयरफॉइल) या एक तकनीकी उपकरण के इंटीरियर में, [[टर्बाइन]] की तरह। | ||
=== रीसंपीड़न शॉक === | === रीसंपीड़न शॉक === | ||
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** पराध्वनिक प्रणोदन में: [[ramjet|निपीडक जेट]], स्क्रैमजेट, [[प्रारंभ करना]]। | ** पराध्वनिक प्रणोदन में: [[ramjet|निपीडक जेट]], स्क्रैमजेट, [[प्रारंभ करना]]। | ||
** प्रवाह नियंत्रण में: सुई वाल्व, चोक वेंटुरी। | ** 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 | * 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 तिर्यक 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 === | === दहन इंजन === | ||
Revision as of 14:42, 1 February 2023
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भौतिकी में, प्रघाती तरंग (जिसे सामान्यतः शॉकवेव भी कहा 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, दाब, 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 प्रघाती 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 होती है तब विपरीत प्रवाह वेग मैक 1 से अधिक हो जाता है।
कुछ अन्य शर्तें:
- प्रघाती अग्र: वह सीमा जिस पर प्रघाती तरंगो 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 का दबाव-समय आरेख दिखाता है कि प्रघाती तरंगो द्वारा प्रेरित परिवर्तनकाल एक गतिशील चरण पारगमन के अनुरूप कैसे होता है।
जब कोई वस्तु सूचना की तुलना में तीव्रता से चलती है तो आसपास के तरल पदार्थ में प्रसारित हो सकती है, जिससे परिसंचरण के पास तरल पदार्थ प्रतिक्रिया नहीं कर सकता है या अशांति आने से पहले रास्ते से बाहर निकल सकता है। प्रघाती तरंगो में द्रव के गुण (घनत्व, दबाव, तापमान, प्रवाह वेग, मैक संख्या) लगभग शीघ्र परिवर्तित जाते हैं।[7] वायु में प्रघाती 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, यदि प्रवाह क्षेत्र क्रमशः द्वि-आयामी या त्रि-आयामी है। तब इसका तात्पर्य यह है कि प्रघाती तरंगो को या तो एक रेखा या एक समतल के रूप में माना जा सकता है।
प्रघाती तरंगें तब बनती हैं जब एक दाब अग्र पराध्वनिक गति से चलता है और आसपास की वायु को प्रेरित करता है।[9] जिस क्षेत्र में ऐसा होता है, प्रवाह के विरुद्ध संचरण करने वाली ध्वनि तरंगें एक ऐसे बिंदु पर परागमित होती हैं जहां वे प्रवाह के विपरीत संचरण नहीं कर सकती हैं और उस क्षेत्र में प्रगामीयतः दबाव बनता है जो उच्च दबाव वाली प्रघाती तरंगों मे तीव्रता से बनता है।
प्रघाती तरंगें पारंपरिक ध्वनि तरंगें नहीं होती हैं प्रघाती तरंग गैस के गुणों में बहुत तीव्र परिवर्तन का रूप अभिग्रहण करती है। वायु में प्रघाती तरंगें तीव्र "क्रैक" या "स्नैप" ध्वनि के रूप में सुनाई देती हैं। अधिक दूरी पर, प्रघाती तरंगें एक गैर-रैखिक तरंग से एक रैखिक तरंग में परिवर्तित हो सकती है पारंपरिक ध्वनि, तरंगो में परिवर्तित हो जाती है क्योंकि यह वायु को गर्म करती है और ऊर्जा खो देती है। ध्वनि तरंग को ध्वनिगतिक प्रघात तरंगों मे स्थित "थड" या "थंप" के रूप में सुना जाता है जिसे सामान्यतः विमान की पराध्वनिक उड्डयन द्वारा बनाया जाता है।
प्रघाती तरंगें कई अलग-अलग तरीकों में से एक है जिसमें पराध्वनिक प्रवाह में गैस को संपीड़ित किया जा सकता है। कुछ अन्य तरीके आइसेंट्रोपिक संपीड़न हैं जिनमें लुडविग प्रांटलर संपीड़न सम्मिलित हैं। एक गैस के संपीड़न की विधि दिए गए दाब अनुपात के लिए अलग-अलग तापमान और घनत्व में परिणाम देती है जिसकी गैर-प्रतिक्रियाशील गैस के लिए विश्लेषणात्मक रूप से गणना की जा सकती है। प्रघाती तरंगें संपीड़न के परिणामस्वरूप कुल दबाव मे क्षति का करना पड़ता है, जिसका अर्थ है कि यह कुछ उद्देश्यों के लिए गैसों को संपीड़ित करने लिए कम प्रभावशाली तरीका है उदाहरण के लिए स्क्रैमजेट के अंतर्गहण में पराध्वनिक विमानों पर दाब कर्षण की उपस्थिति प्रायः प्रवाह पर प्रघाती संपीड़न के प्रभाव के कारण होती है।
सामान्य प्रघात
आदर्श गैसों का उपयोग करने वाले प्राथमिक द्रव यांत्रिकी में प्रघाती तरंगों को एक विच्छिन्नता के रूप में माना जाता है, जहां प्रघाती तरंगों के संचरण होने पर एंट्रोपी आकस्मिक रूप से बढ़ जाती है। चूँकि कोई भी द्रव प्रवाह स्थगित नहीं होता है प्रघाती तरंगे के चारों ओर एक नियंत्रण खंड स्थापित किया जाता है, नियंत्रण सतहों के साथ जो इस खंड को प्रघाती तरंगों के समानांतर परिबद्ध करता है (प्रवाही माध्यम के प्री-प्रघात साइड पर एक सतह के साथ और पोस्ट- प्रघात साइड) दो सतहों को बहुत कम गहराई से अलग किया जाता है जैसे कि प्रघात तरंग पूर्ण रूप से तरह से उनके बीच समाहित होती है। ऐसे नियंत्रण सतहों पर, संवेग, द्रव्यमान प्रवाह और ऊर्जा स्थिर होती है दहन के भीतर, विस्फोटों को प्रघाती तरंग में ऊष्मीय समावेशन के रूप में तैयार किया जा सकता है। यह माना जाता है कि प्रणाली रूद्धोष्म है (कोई ऊष्मा बाहर नहीं निकलती है या प्रणाली में प्रवेश नहीं करती है) और कोई कार्य नहीं किया जा रहा है। इन कारण से रैंकिन-ह्यूगोनियट की स्थितियां उत्पन्न होती हैं।
प्रणाली में स्थापित धारणाओं को ध्यान में रखते हुए, जहां प्रवाह की ओर गुण अवध्वानिक हो रहे हैं द्रव के प्रवाह के विरुद्ध और प्रवाह की तरफ प्रवाह गुणों को समऐन्ट्रॉपिक के रूप मे माना जाता है। चूंकि प्रणाली के भीतर ऊर्जा की कुल मात्रा स्थिर होती है और दोनों क्षेत्रों में गतिरोध की एन्थैल्पी स्थिर रहती है। हालाँकि, एन्ट्रॉपी बढ़ रही है जिसका मुख्य कारण प्रवाह की तरफ द्रव की स्थिरता का दबाव है।
अन्य प्रघात
तिर्यक प्रघात
एक प्रवाह क्षेत्र में प्रघाती तरंगों का विश्लेषण करते समय, जो अभी भी शरीर से संबद्ध होते हैं, प्रवाह की दिशा से कुछ यादृच्छिक कोण पर विचलन करने वाली प्रघाती तरंग को तिर्यक प्रघात कहा जाता है। इन प्रघात तरंगों के लिए प्रवाह के सदिश घटक विश्लेषण की आवश्यकता होती है ऐसा करने से लंबकोणीय दिशा में प्रवाह के अनुकूलन के लिए सामान्य प्रघात के रूप में तिर्यक प्रघात की स्वीकृति मिलती है।
धनु प्रघात
जब तिर्यक प्रघात को ऐसे कोण पर बनने की संभावना होती है जो सतह पर नहीं रह सकता है तब एक अरैखिक घटना उत्पन्न होती है जहां प्रघाती तरंगें शरीर के चारों ओर एक सतत आकार का निर्माण करती है। जिन्हे धनु प्रघात कहा जाता है। इन स्थितियों में 1डी प्रवाह मॉडल मान्य नहीं होता है और सतह पर दाब डालने वाले दाब बलों का पूर्वानुमान करने के लिए एक विश्लेषण की आवश्यकता होती है।
अरैखिक तीक्ष्णता के कारण प्रघाती तरंगें
सामान्य तरंगों की तीक्ष्णता के कारण प्रघाती तरंगें बन सकती हैं। इस घटना का सबसे प्रसिद्ध उदाहरण समुद्र की तरंगे हैं जो तट पर विभिन्न तरंगें बनाती हैं। उथले पानी में पृष्ठीय तरंगों की गति पानी की गहराई पर निर्भर करती है। आने वाली महासागरीय तरंगों में तरंगों के बीच गर्त की तुलना में प्रत्येक तरंग के शिखर के पास अपेक्षाकृत अधिक तरंग की गति होती है, क्योंकि तरंग की ऊंचाई पानी की गहराई की तुलना में सीमित नहीं होती है। श्रृंग गर्त से आगे निकल जाते हैं जब तक कि तरंग का अग्रणी किनारा एक ऊर्ध्वाधर फ़लक नहीं बनाता है और एक अशांत प्रघात (एक ब्रेकर) बनाने के लिए प्रसारित हो जाता है जो तरंगो की ऊर्जा को ध्वनि और ऊष्मा के रूप में नष्ट कर देता है।
तापमान और दाब पर ध्वनि की गति की निर्भरता के कारण इसी तरह की घटनाएं गैस या प्लाज्मा में प्रबल ध्वनि तरंगों को प्रभावित करती हैं। वायु के रुदधोष्म संपीड़न के कारण प्रबल तरंगें प्रत्येक दाब के अग्रभाग के पास एक माध्यम को गर्म करती हैं ताकि उच्च दाब के अग्रभाग संगत दाब गर्त से बाहर निकल जाए, एक सिद्धांत है कि पीतल के उपकरणों जैसे ट्रॉम्बोन में ध्वनि दाब का स्तर अपेक्षाकृत ऊंचा हो जाता है, जो उपकरणों के समय का एक अनिवार्य भाग बनता है।[10] जबकि इस प्रक्रिया से प्रघात का गठन सामान्यतः पृथ्वी के वायुमंडल में अघोषित ध्वनि तरंगों के लिए नहीं होता है यह एक ऐसा तंत्र माना जाता है जिसके द्वारा सौर वर्णमण्डल और प्रभामंडल (कोरोना) को तरंगों के माध्यम से गर्म किया जाता है जो सौर के आंतरिक भाग से प्रसारित होती है।
उपमाएँ
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 पूर्ण रूप से सचेत होता है। इस विवरण में, प्रघाती तरंग दृष्टिकोण को ज़ोन के बीच की सीमा के रूप में परिभाषित किया गया है जिसमें प्रघाती अग्र घटना के बारे में कोई जानकारी नहीं है और ज़ोन को प्रघाती अग्र घटना के बारे में पता है, जो विशेष सापेक्षता के सिद्धांत में वर्णित प्रकाश शंकु के अनुरूप है।
प्रघाती तरंगे उत्पन्न करने के लिए, किसी दिए गए माध्यम (जैसे वायु या पानी) में एक वस्तु को ध्वनि की स्थानीय गति से तीव्र गति से सरंचरण करना होता है। उच्च अवध्वानिक गति से संचरण करने वाले विमान की स्थिति में, विमान के चारों ओर वायु के क्षेत्र मे ध्वनि की गति से परागमित हो सकते हैं, जिससे कि विमान से निकलने वाली ध्वनि तरंगें एक दूसरे पर परागमित हो जाती हैं, जैसे मोटर मार्ग पर यातायात अवरोध, जब एक प्रघाती तरंग बनती है तब स्थानीय वायु दाब बढ़ता है और पुनः प्रसारित हो जाता है। इस प्रवर्धन प्रभाव के कारण, एक प्रघाती तरंगे बहुत तीव्र हो सकती है (संयोग से नहीं, क्योंकि विस्फोट प्रघाती तरंगें बनाते हैं) एक विस्फोट की तरह जब कुछ दूरी पर सुना जाता है।
अनुरूप घटनाएं द्रव यांत्रिकी के बाहर जानी जाती हैं। उदाहरण के लिए, आवेशित कण एक अपवर्तन माध्यम में प्रकाश की गति से त्वरित होते हैं (जहां प्रकाश की गति निर्वात में पानी की तुलना में कम होती है) दृश्य प्रघाती प्रभाव उत्पन्न करते हैं, 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 प्रघाती घटनाओं के साथ समूहीकृत किया गया है:
प्रगामी प्रघात
- सामान्यतः एक स्थिर माध्यम में प्रसारित होने वाली प्रघाती तरंग होती है
- इस स्थिति में, प्रघात से आगे की गैस स्थिर होती है (प्रयोगशाला की रूपरेखा में) और प्रघात के पीछे की गैस प्रयोगशाला के रूपरेखा में पराध्वनिक हो सकती है। प्रघात एक तरंगाग्र 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 दाब अनुपात का एक कार्य है।
- प्रगामी प्रघात सामान्यतः अलग-अलग दाब में गैस के दो पिंडों की परस्पर क्रिया से उत्पन्न होते हैं, जिसमें एक प्रघाती तरंग कम दाब वाली गैस में प्रसारित होता है और एक विस्तार तरंग उच्च दाब 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 वायु 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-प्रघाती" समाधानों का पालन करते हैं, जिसका अर्थ है कि कुछ तिर्यक 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 सामान्यतः 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 प्रघाती 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 वायु से टकराने के कारण धनुष शॉक और आकाशगंगाओं के आपस में टकराने के कारण प्रघाती तरंगें। खगोल भौतिकी में प्रघाती का एक और दिलचस्प प्रकार अर्ध-स्थिर उल्टा प्रघाती या समाप्ति प्रघाती है जो युवा पलसर से अति सापेक्षतावादी वायु को समाप्त करता है।
उल्का घटनाओं में प्रवेश
पृथ्वी के वायुमंडल में प्रवेश करने पर उल्कापिंडों द्वारा प्रघाती तरंगें उत्पन्न होती हैं।[11] तुंगुस्का घटना और 2013 की रूसी उल्का घटना एक विशाल उल्कापिंड द्वारा निर्मित प्रघाती 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 प्रघाती तरंग के साथ, चेल्याबिंस्क शहर और पड़ोसी क्षेत्रों (चित्रित) में टूटे हुए कांच के कई उदाहरण हैं।
तकनीकी अनुप्रयोग
नीचे दिए गए उदाहरणों में, प्रघाती तरंग को नियंत्रित किया जाता है, (उदा। एयरफॉइल) या एक तकनीकी उपकरण के इंटीरियर में, टर्बाइन की तरह।
रीसंपीड़न 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 तिर्यक 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 प्रघाती तरंगों को पकड़ने और प्रघाती तरंगों का पता लगाने के लिए उन्नत तकनीकों की आवश्यकता है।[13][14][15][16][17][18][19]
कम्प्यूटेशनल द्रव गतिकी सामान्यतः 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, प्रघाती 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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आगे की पढाई
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बाहरी कड़ियाँ
- NASA Glenn Research Center information on:
- Selkirk college: Aviation intranet: High speed (supersonic) flight
- Fundamentals of compressible flow, 2007
- NASA 2015 Schlieren image shock wave T-38C
