Течение Прандтля – Майера
Тече́ние Пра́ндтля – Ма́йера, плоское стационарное течение идеального (невязкого, нетеплопроводящего) газа, возникающее при обтекании выпуклого излома плоской стенки твёрдого тела равномерным поступательным потоком, движущимся со сверхзвуковой скоростью вдоль этой стенки. Названо по имени Л. Прандтля и его ученика Т. Майера (Германия), впервые количественно описавших это течение в 1908 г. Возмущения, вносимые в поток изломом стенки, распространяются из вершины угла излома (см. рисунок) со скоростью звука во все стороны и сносятся потоком, скорость которого превышает скорость звука. В результате фронт возмущений представляется в виде прямой , которая наклонена к оси под углом Маха , где – число Маха в набегающем потоке.
В соответствии с граничным условием обтекания стенки идеальным газом в точке происходит поворот потока на конечный угол . При этом скорость течения возрастает, а давление и плотность газа падают – происходит разрежение газа. Если поворот потока представить как совокупность малых поворотов, то картина течения, возникающего после каждого малого поворота, будет повторять начальную, но с другой исходной скоростью потока; соответственно будет возникать своя линия возмущения, подобная , но с другим числом Маха. Таким образом, от точки будет исходить веер волн разрежения (волн Маха), в каждой из которых все параметры потока постоянны в силу равномерности набегающего потока.
Существует некоторый предельный угол поворота течения, при котором ещё возможно существование течения Прандтля – Майера. Если скорость набегающего потока равна скорости звука и имеется граница с вакуумом (т. е. областью, где давление падает до нуля), то реализуется максимальный угол поворота , где – показатель адиабаты. Для воздуха ; .
Течение Прандтля – Майера описывается простыми формулами, полученными в результате решения системы двух квазилинейных дифференциальных уравнений в частных производных, связывающих скорость потока и полярные координаты с полюсом в точке . В справочной литературе приводятся подробные таблицы всех параметров потока для течения Прандтля – Майера.