冶金传输原理 知识点25

1、激波

1定义：当超声速气流流过大的障碍物时，气流在障碍物前将受到急剧压缩，其压强、温度和密度都将突跃地升高，而速度突跃地降低，这种使流动参数发生突跃变化的强压缩波叫做激波。

正激波斜激波曲激波激波又名冲击波。是一种在介质中以高于声速传播的压缩波。气体通过激波这道压缩波时，会突然压缩。4.3激波和膨胀波

正激波波面与气流方向垂直的平面激波M1>1v1v2斜激波波面与气流方向不垂直的平面激波M1>12

<2

max曲激波波面与气流方向不垂直的曲面激波2、正激波的形成和厚度（1）正激波的形成

波前当地声速波后流速波传播绝对速度波后压强波后温度

p2p1t=t1p1

1T1p1

1T1t=t2p2p1p2

2T2t=t1p2p1t=t3p1

1T1p2

2T2第二道波c’1dvg1+dvg2c’1+dvg1p1+2dpT1+dT1+dT2第三道波c’’1dvg1+dvg2+dvg3c’’1+dvg1+dvg2p1+3dpT1+dT1+dT2+dT3第一道波c1dvg1c1p1+dpT1+dT1

后面的微弱压缩波总比前面的跑得快，在某一个时刻，后面所有的微弱压缩波都赶上最前面的微弱压缩波，从而形成激波。p2p1t=t1p1

1T1p1

1T1t=t2p2p1p2

2T2t=t1p2p1t=t3p1

1T1p2

2T2第一次压缩第二次压缩第三次压缩<<<<（2）正激波的厚度激波厚度随马赫数的增大而迅速减小，激波是有厚度的，激波的厚度非常小，通常忽略不计，实际计算中将激波作为间断面来处理。思考：1、什么情况下会形成激波？2、亚音速气流和膨胀波能否产生激波？为什么？什么情况下易形成激波？1）遇到障碍物如可压缩性气体经转折之后；2）压力条件所决定的如喷管中pb>pe

3）超音速飞行的导弹，飞机等4）皮托管驻点处用于测量（Ma>1时）可压缩流体。为什么亚音速气流不会产生激波？膨胀波也不会产生激波？

A.为什么亚音速气流不会产生激波？

M<1时：前方遇障碍，气体P↑，T↑，由于压力变化形成的扰动波以音速在气体介质中传播，当V<c时，扰动波顺气流方向以V+c向下游传播，以c-V逆气流方向向上传播，使来流预感到下游障碍或压缩现象，而提前分流绕流过障碍物，故在障碍物前端压力只有微小增加，不会出现气体参数突变的薄层。

B.为什么膨胀波不会产生激波？令活塞向左加速运动，管内形成一系列向右传播的微弱膨胀波因气体膨胀，温度降低，则先产生的波比后产生的波传播的快，波间距离拉大，后面永远追不上前面的波。自然力产生的激波雷电火山爆发火山爆发喷出蒸汽、燃烧着的气体以及固体物质高速运动，产生的激波。雷电通道的温度高达几千℃至几万℃，空气受热急剧膨胀，并以超声速度向四周扩散，其外围附近的冷空气被强烈压缩，形成“激波”。这种“激波”在空气中传播，会使其附近的建筑物、人、生畜受到破坏和伤亡。核武器核武器或核装置在几微秒的瞬间释放出大量能量的过程。介质温度升高到数千万开，压强增到几十亿大气压(1大气压等于101325帕),成为高温高压等离子体。并向外迅猛膨胀，发出光辐射，接着形成冲击波（即激波）向远处传播。为什么杀伤效果不是核辐射造成的，而是激波造成的？

下图是英国的一次核试验，在原子弹爆炸时，蘑菇云旁边密集且排列有序的白色带状烟雾带是心空气被加温膨胀产生的激波，内层激波不断的高速撞向外层低速气层所形成的。超音速飞机超音速飞机除了会发出有危害或无危害的声音，还会有压力的上升。压力上升到最大值的突发时间可以小到100μs，达到15μs。超压可以从10帕到几百帕。重要的是应注意，约100帕的超压被认为是可以接受的上限。在超声速飞行的初期，一些军事飞行员无意中把他们的战斗机飞得太低了，以致激波无法衰减到可以接受的100帕的水平，其结果是几百个玻璃被震碎，损失几万美元。激波在医学中的应用--体外碎石

体外碎石即体外冲击波碎石术（ESWL),是通过体外碎石机产生冲击波，由机器聚焦后对准结石，经过多次释放能量而击碎体内的结石，使之随尿液排除体外。3、正激波前后气流参数的关系（1）正激波前后气流参数的关系

1212——激波经过后的气体参数——激波经过前的气体参数连续性方程：动量方程：能量方程：1212物理意义——普朗特激波公式建立了正激波前后气流速度之间的关系，即正激波前、后速度系数的乘积等于1。正激波前来流的速度为超声速，正激波后的气流永远为亚声速流。普朗特激波公式：或思考：来流速度为亚声速流，正激波后的气流变为超声速，对否？蓝金—许贡纽公式经过激波的密度突跃和温度突跃只决定于压强突跃。4、膨胀波定义：是气流在膨胀加速过程中气流速度逐渐增加，而其它参数逐渐降低，但属连续变化的物理过程。

如超音速气流从喷管出口进入压力较低的气体介质时，出现膨胀波。又称为不充分膨胀。注：激波和膨胀波都不能把压力能最大限度地转化成为动能，设计喷管时，应尽量避免。Maa)pc=1.5bar(管外斜激波,pb>pe)pc>p1：出现斜激波，气流被压缩。由于惯性作用，气体不会立即停止，将出现过度压缩现象。此时气流会出现膨胀。