激波
編輯在物理學中,激波叫擊波(也拼寫為 shockwave)或沖擊波是一種傳播干擾,其移動速度快于介質中的局部聲速。 與普通波一樣,沖擊波攜帶能量并可以通過介質傳播,但其特征是介質的壓力、溫度和密度發生突然的、幾乎不連續的變化。
為了進行比較,在超音速流動中,可以通過膨脹風扇(也稱為普朗特-邁耶膨脹風扇)實現額外的膨脹。 伴隨的膨脹波可能會接近并最終與沖擊波碰撞并重新結合,從而產生破壞性干涉過程。 與超音速飛機通過相關的音爆是一種由相長干涉產生的聲波。
與孤子(另一種非線性波)不同,沖擊波的能量和速度會隨距離相對較快地消散。 當沖擊波穿過物質時,能量得以保留但熵增加。 物質屬性的這種變化表現為可以作為功提取的能量減少,以及對超音速物體的拖曳力; 沖擊波是強烈不可逆的過程。
術語
編輯激波可以是:
NormalAt 與激波介質的流動方向成90°(垂直)。Oblique與流動方向成一定角度。Bow 當上游流速超過1馬赫時,發生在鈍器前端(弓形)的上游。
- 沖擊波前沿:物理條件因沖擊波而發生突然變化的邊界。
- 接觸面:在由驅動氣體(例如高爆炸藥對周圍空氣的影響)引起的沖擊波中,驅動氣體(爆炸性產品)和驅動氣體(空氣)之間的邊界。 接觸前沿落后于激波前沿。
超音速流
編輯表征沖擊波的介質特征的突然變化可以被視為相變:超音速物體傳播的壓力-時間圖顯示了沖擊波引起的轉變如何類似于動態相變 .
當物體(或擾動)的移動速度快于信息傳播到周圍流體的速度時,擾動附近的流體無法在擾動到達之前做出反應或避開。 在沖擊波中,流體的特性(密度、壓力、溫度、流速、馬赫數)幾乎是瞬時變化的。 空氣中沖擊波厚度的測量值約為 200 納米(約 10-5 英寸),與氣體分子的平均自由程處于同一數量級。 關于連續體,這意味著如果流場是二維的或三維的,則沖擊波可以分別被視為線或平面。
當壓力前沿以超音速移動并推動周圍空氣時,就會形成激波。 在發生這種情況的區域,逆流傳播的聲波到達一個點,在該點它們無法向上游進一步傳播,并且該區域的壓力逐漸增加; 高壓沖擊波迅速形成。
激波不是傳統的聲波; 沖擊波的形式是氣體特性發生非常急劇的變化。 空氣中的激波被聽到為響亮的爆裂聲或啪嗒聲。 在更長的距離上,沖擊波可以從非線性波變為線性波,隨著它加熱空氣并失去能量而退化為傳統聲波。 聲波聽起來像熟悉的砰砰聲或音爆的砰砰聲,通常由飛機的超音速飛行產生。
沖擊波是可以壓縮超音速流中的氣體的幾種不同方式之一。 其他一些方法是等熵壓縮,包括 Prandtl-Meyer 壓縮。 對于給定的壓力比,氣體的壓縮方法會導致不同的溫度和密度,這可以針對非反應氣體進行分析計算。 沖擊波壓縮會導致總壓力損失,這意味著它是一種效率較低的壓縮氣體方法,用于某些目的,例如超燃沖壓發動機的進氣口。
超音速飛機出現壓阻現象,主要是激波壓縮對流動的影響。
正常震動
編輯在使用理想氣體的基本流體力學中,沖擊波被視為一種不連續性,其中隨著沖擊波的通過,熵會突然增加。 由于沒有流體流動是不連續的,因此在沖擊波周圍建立了一個控制體積,控制該體積的控制表面平行于沖擊波(一個表面位于流體介質的預沖擊側,一個位于后沖擊波側) 沖擊面)。 這兩個表面被一個非常小的深度隔開,使得震動本身完全包含在它們之間。
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