1、工程流体力学,第七章 膨胀波和激波,第七章 膨胀波和激波,本章主要内容：马赫波膨胀波激波,7-1 马赫波和马赫角,第七章 膨胀波和激波,7-1 马赫波和马赫角,7-1 马赫波和马赫角,弱扰动相对于气体是以音速传播的。,马赫波,静止气体,扰动传遍全场,7-1 马赫波和马赫角,弱扰动相对于气体是以音速传播的。,马赫波,亚音速气流,扰动传遍全场,7-1 马赫波和马赫角,弱扰动相对于气体是以音速传播的。,马赫波,音速气流,扰动在半个空间内传播,7-1 马赫波和马赫角,弱扰动相对于气体是以音速传播的。,马赫波,超音速气流,扰动在圆锥空间内传播,7-1 马赫波和马赫角,扰动面为一系列与圆锥面相切的球面，该
2、圆锥称为马赫锥（弱扰动锥），圆锥面称为马赫波。,马赫波,超音速气流,马赫锥,马赫波,7-1 马赫波和马赫角,扰动面为一系列与圆锥面相切的球面，该圆锥称为马赫锥（弱扰动锥），圆锥面称为马赫波。,马赫波,超音速气流,马赫锥,马赫波,马赫角,气流M越大，马赫角越小。,7-2 膨胀波,第七章 膨胀波和激波,7-2 膨胀波,7-2 膨胀波,膨胀波的形成,研究超音速气流绕外钝角的流动，也称为普朗特-迈耶流动。,超音速气流在外钝角处受到扰动，产生一条马赫波。气流通过马赫波后，速度微量增加，压力微弱下降，方向略微偏转。经过一系列马赫波后，气流折转。,7-2 膨胀波,普朗特-迈耶流特点,平行于壁面的超音速定常均
3、匀来流，在壁面的折转处产生一扇形膨胀波束，由无数马赫波组成；气流经过一条马赫波其参数只有无限小变化，在膨胀波束中气流参数连续变化，可看成绝热等熵的膨胀过程；气流穿过膨胀波束后，方向与折转后的壁面平行；马赫线是直线，同一马赫线上气流参数相同；对于给定的来流条件，膨胀波束中任一点的气流速度大小只与该点的气流方向角有关。,7-2 膨胀波,普朗特-迈耶关系式,普朗特-迈耶关系式反映了超音速气流穿过膨胀波束时参数的变化关系。,普朗特-迈耶函数,对于已知的壁面折转角，可以求出超音速气流穿过膨胀波束前后的马赫数的关系。,7-3 激波,第七章 膨胀波和激波,7-3 激波,7-3 激波,激波的形成,半无限长管道
4、，静止活塞从t=0加速到t=t1，形成一系列压缩波。气体压缩后温度上升，音速提高，故后面的波传播速度较快。后波赶前波，最后形成压力间断面，即激波。,A,1,B,pT,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的图像,7-3 激波,激波的种类,按激波形状分类。,正激波,斜激波,曲线激波,7-3 激波,激波的特点,是突跃压缩波，气流通过激波时，压力、密度和温度突跃地上升，速度突跃地下降，形成强间断面；激波厚度非常小，可以认为激波厚度为0；激波的能量耗散很大，超音速飞行体受到极大的激波阻力；气流通过激波的过程是绝热的，但不等熵。总温不变，但总压减小。,7-3 激波,激波的基本关系式,运动激波的传播速度,普朗特关系式,正激波的普朗特关系式,7-3 激波,激波的基本关系式,朗金-雨贡纽关系式,
