弓形激波 (空气动力学)

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风洞中超音速气流从炮中发射，遇到钝体产生弓形激波。

弓形激波，也称为分离激波或弓激波，是一种弯曲传播的扰动波，其特征是压力、温度和密度等参量突然、不连续的变化。当超音速流遇到一个物体时，就会产生这种现象，在该物体周围，流动的偏向角必需要高于附加斜激波的最大偏向角（参见分离准则[1] ）。随后，斜激波转变为弯曲的分离激波。弓激波通常在存在高速流动的偏转角时在钝体周围形成，因为钝体对其周围的流动施与了高偏转角。

弓形激波的热力学转化是非等熵的，并且激波的流速将从上游的超音速降低到下游的亚音速。

应用[编辑]

弓形激波显着增加了超音速行驶物体的阻力。

由于返回舱需要大量阻力才能在重返大气层期间减速，弓形激波的这一特性被应用于阿波罗计划等太空任务返回舱的设计。

不同激波间关系[编辑]

与普通激波和斜激波一样，

  • 上游静压低于下游静压。
  • 上游静态密度低于下游静态密度。
  • 上游静态温度低于下游静态温度。
  • 上游总压力大于下游总压力。
  • 上游总密度低于下游总密度。
  • 上游总温度等于下游总温度，因此激波被认为是等焓的。

对于弯曲的激波，激波角度是不同的，因此整个激波前部的强度也不同。因此，激波后部的流速和涡度可以通过克罗科定理计算，该定理独立于任何假设无粘流的 EOS（状态方程）。 [2]

另见[编辑]

参考[编辑]

  1. ^ Ben-Dor, G. Shock Wave Reflection Phenomena. Shock Wave and High Pressure Phenomena. 2007 [2023-11-24]. Bibcode:2007swrp.book.....B. ISBN 978-3-540-71381-4. doi:10.1007/978-3-540-71382-1. （原始内容存档于2023-12-10） （英国英语）. 
  2. ^ Supersonic Flow and Shock Waves. [2023-11-24]. （原始内容存档于2023-11-24） （英语）. 
  • Landau, L.D.; Lifshitz, E.M. Fluid Mechanics 2nd edition. Elsevier. 2005 [1959]. ISBN 978-0-7506-2767-2. 
  • Courant, R.; Friedrichs, K.O. Supersonic Flow and Shock Waves. New York: Interscience Publishers. 1956 [1948]. 
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