激波是什么(激波如何产生)

知识专题 0 15

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什么是激波,现象举例

超声速气流中的强压缩波。气体中微弱扰动是以当地音速向四周传播的。飞行器以亚音速飞行时,扰动传播速度比飞行器飞行速度大,所以扰动集中不起来,这时整个流场上流动参数(包括流速、压强等)的分布是连续的。而当飞行器以超音速飞行时,扰动来不及传到飞行器的前面去,结果前面的气体受到飞行器突跃式的压缩,形成集中的强扰动,这时出现一个压缩过程的界面,称为激波。激波是微扰动(如弱压缩波)的叠加而形成的强间断,带有很强的非线性效应。经过激波,气体的压强、密度、温度都会突然升高,流速则突然下降。压强的跃升产生可闻的爆响。如飞机在较低的空域中作超音速飞行时,地面上的人可以听见这种响声,即所谓音爆。利用经过激波气体密度突变的特性,可以用光学仪器把激波拍摄下来(见风洞测量方法)。理想气体的激波没有厚度,是数学意义的不连续面。实际气体有粘性和传热性,这种物理性质使激波成为连续式的,不过其过程仍十分急骤。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。

激波的形成

激波可视为由无穷多的微弱压缩波叠加而成。数学家B.黎曼在分析管道中气体非定常运动时发现,原来连续的流动有可能形成不连续的间断面。图1说明管道内非定常流动中激波的形成过程。在管的左端用活塞向右推动气体,使气体运动速度由零逐渐加大到,产生一系列向右传播的压缩波。在瞬间,A、B面之间为压缩区,图上方表示瞬间管内气体速度分布情况。下方的两图分别画出沿管长x相应的压强p和速度的分布。由A到B,压强由逐渐上升为,速度由零增大到。经微小厚度dx的一薄层,流体压强升高dp,这是一道微弱的压缩波,向右的传播速度为气体速度和当地声速(见声速)之和。整个压缩区AB中有无穷多道压缩波,左面的波都比右面的传播得快,随着波的前传,在以后的瞬间、,压缩区愈变愈窄。相应的压强、速度分布曲线如图中虚线所示。最后在时刻,所有的压缩波合在一起形成一道突跃的压缩波——激波。

什么是激波

气体、液体和固体介质中应力(或压强)、密度和温度在波阵面上发生突跃变化的压缩波,又称冲击波。在超声速流动、爆炸等过程中都会出现激波。爆炸时形成的激波又称爆炸波。水管中阀门突然关闭形成的波也是一种激波。在固体介质中,强烈的冲击作用会形成激波,在等离子体中也会形成激波。

在实际气体中,激波是有厚度的。在只考虑气体粘性和热传导作用的条件下,由理论计算可知,激波的厚度很小,与气体分子的平均自由程同数量级。对于标准状况下的空气,激波厚度约为10-5毫米。在空气动力学中常把激波当作厚度为零的不连续面,称为强间断面。气体经过激波时,速度和温度都发生突跃变化,粘性和导热作用很大。在气体温度很高,激波很强的情况下,甚至气体的热力学平衡状态也会遭到破坏。这种破坏过程是不可逆过程,按热力学第二定律,气体的熵增加,同时有很大一部分机械能转化为热能,这就是所谓激波损失。在超声速流动中,一般总会产生激波。对于作超声速运动的飞行器,激波的出现会引起很大的阻力;对于超声速风洞、进气道和压气机等内流设备,在气流由超声速降为亚声速时出现的激波,会降低风洞和发动机的效率。

激波的概念是什么?

中文名称:激波 英文名称:shock wave 其他名称:冲击波 定义1:在气体、液体和固体介质中,应力(或压强)、密度和温度等物理量在波阵面上发生突跃变化的压缩波。 应用学科:电力(一级学科);通论(二级学科) 定义2:超、跨声速气流中,压强、密度和温度等参数通过波阵面发生突跃变化的强压缩波。 应用学科:航空科技(一级学科);飞行原理(二级学科)

经过激波,气体的压强、密度、温度都会突然升高,流速则突然下降。压强的跃升产生可闻的爆响。如飞机在较低的空域中作超音速飞行时,地面上的人可以听见这种响声,即所谓音爆。利用经过激波气体密度突变的特性,可以用光学仪器把激波拍摄下来(见风洞测量方法)。理想气体的激波没有厚度,是数学意义的不连续面。实际气体有粘性和传热性,这种物理性质使激波成为连续式的,不过其过程仍十分急骤。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。

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