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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,也称为分离激波弓激波,是一种弯曲传播的扰动波,其特征是压力温度密度等参量突然、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

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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

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与普通激波斜激波一样,

  • 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

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参考

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  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].