Число Маха
Число́ Ма́ха (), критерий подобия в механике жидкости и газа, равный отношению скорости течения в данной точке потока к локальной скорости распространения звука в той же точке: . Названо по имени Э. Маха, установившего, что некоторые характеристики течения зависят от этой величины.
Число Маха применяется прежде всего в задачах газовой динамики и принято за основу классификации течений газа: при течение называется дозвуковым, при – околозвуковым, при – сверхзвуковым, при – гиперзвуковым. Число Маха определяет меру влияния сжимаемости газа на параметры потока: при газ можно считать несжимаемым, с ростом влияние сжимаемости возрастает. Из законов термодинамики и газовой динамики следует, что относительное изменение плотности в газовом потоке пропорционально . Поэтому, например, при описании полёта летательного аппарата, движущегося в воздухе вблизи поверхности Земли со скоростью 240 км/ч , воздух в некоторых задачах можно считать несжимаемой жидкостью (ошибка в расчётах плотности составит 2 %). Однако если аппарат движется со скоростью звука , такая модель неприменима (ошибка в расчёте плотности достигает 50 %). Давление в потоке сжимаемого газа, обтекающего заострённое тело в дозвуковом режиме, в первом приближении будет в раз больше, чем в потоке несжимаемой жидкости (т. н. правило Прандтля – Глауэрта).
Понятие «число Маха» используется также в акустике. Здесь при расчёте числа Маха под понимают амплитуду колебаний скорости частиц в звуковой волне. Т. к. в акустике рассматриваются процессы, в которых возмущения среды малы, соответственно будут малы и значения числа Маха. Например, в воздухе для звука, интенсивность которого соответствует громкому разговору, . Условие является количественным критерием применимости акустических моделей.
Число Маха связано с другими критериями подобия: числом Рейнольдса , числом Кнудсена и числом Эйлера следующими соотношениями: где – отношение удельных теплоёмкостей газа при постоянном давлении и объёме.