激波

运动气体中的强压缩波
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激波又称“冲波”。是当超音速气流受到固体边界的阻碍,或处于由低压区流向高压区时,在流场中形成的一个极薄的分界面。通常可认为激波厚度为零,在理想流动情况下,就把激波面作为气流参数如速度、压强等的间断面。在激波上游一侧的气流总是超音速的,而下游一侧的气流则可能是超音速,也可能是亚音速。激波前后气流参数的变化过程是绝热的,但是不等[shāng]的。波后气流速度突跃下降,而压强、密度和温度都是突跃升高。由于不等熵的缘故,所以波后的总压下降,说明气流通过激波的机械能损失。但因波前后的流动是绝热的,故波后总温不变。激波面与来流速度相垂直的称为正激波,激波面与来流速度不垂直的称为斜激波。超音速气流绕钝头回转体所产生的抛物面形且和物体分开的激波称脱体激波,在物体头部前方为正激波,其他部分为斜激波。[1]
激波前后气流参数相差越大,激波就越强,其传播速度就越大。反之,飞行速度越大,激波速度也就越大,激波就越强。在亚声速飞行中,机翼前缘压力升高所形成的压力波的传播速度大于飞行速度,压力波可以逆气流传播到无穷远处,并减弱为弱扰动波,所以不会产生前缘或头部激波。在等声速飞行中,扰动波的传播速度最后等于声速,是一个弱扰动波,也不会产生前缘激波或头部激波。[2]

概念介绍

因此,实际激波是有厚度的,但数值十分微小,只有气体分子自由程的某个倍数,波前的相对超音速马赫数越大,厚度值越小。在激波内部有气体与气体之间的摩擦存在,使一部分机械能转变为热能。所以激波的出现意味着机械能的损失和波阻力的产生。因此在设计飞行器时,一般应避免激波的出现或减弱激波强度。激波就其形状来分有正激波、斜激波、离体激波、圆锥激波等。

正激波简介