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第九章 膨胀波和激波 第一节 膨胀波 第二节 激 波 第三节 正激波前后的参数关系 第四节 斜激波 第五节 激波的反射与相交 第六节 拉瓦尔喷管内的正激波 第一节 膨胀波 当超声速流流过凸曲面或凸折面时，通道面积加大，气流发生膨胀，而在膨胀伊始因受扰动而产生马赫波。这种气流受扰后压强将下降，速度将增大情况下的马赫波称为膨胀波。 （ 图9-1、9-2) 膨胀波产生的特点： 1.超声速来流为定常二维流动,在壁面折 转处必定产生一扇型膨胀波组，此扇 型膨胀波是有无限多的马赫波所组成 2.经过膨胀波组时，气流参数是连续变 化的，其速度增大，压强、密度和温 度相应减小,流动过程为绝热等熵的膨 胀过程. 3.气流通过膨胀波组后，将平行于壁面 OB流动. 4.沿膨胀波束的任一条马赫线，气流参 数不变，固每条马赫线也是等压线。而且 马赫线是一条直线 . 5. 膨胀波束中的任一点的速度大小仅与 该点的气流方向有关. 第二节 激 波 气流通过凹面时从B开始通道面逐 渐减小，在超声速流情况下,速度就会 逐渐减小，压强就会逐渐增大。与此同 时,气流的方向也逐渐转向，产生一系 列的微弱扰动，从而产生一系列的马赫 波,这种马赫波称为压缩波。气流沿整 个凹曲面的流动，实际上是由这一系列 的马赫波汇成一个突跃面(图9－4)。气 流经过这个突跃面后，流动参数要发生 突跃变化：速度会突跃减小；而压强和 密度会突跃增大。这个突跃面是个强间 断面，即是激波面。 一、激波的分类 1. 斜激波（超声速气流经过激波流动方向变化） （图9－4） 2.正激波 （超声速气流经过激波流动方向不变化） （图9－5） 3.脱体激波（超声速气流流过钝头物体产生的激波） （图9－6） 激波实例： 美军超音速飞机 激波的流动不能作为等熵流动处理。但是，气流经过激波可以看作是绝热过程。 二、正激波 正激波的形成过程：见图9－7直圆管在活塞右 侧是无限延伸的，开始时管道中充满静止气体 如(a)所示，活塞向右突然作加速运动，在一 段时间内速度逐步加大到，然后以等速动. 活塞表面靠近的气体依次引起微弱的扰动， 这些扰动波一个个向右传播。 如(b)所示，当活塞不断向右加速时，一道接 一道的扰动波向右传播，而且后续波的波速总 是大于现行波的波速，所以后面的波一定能追 上前面的波。 如(c)所示，无数个小扰动弱波叠加在一起形 成一个垂直面的压缩波，这就是正激波。 激波的传播速度： （1） －激波向右的传播速度，激波后气体的 运动速度则为活塞向右移动的速度 , 见图9－8(a) （2）当把坐标系建立在激波面上时，激波前的 气体以速度 向左流向激波，经过 激波后气体速度为 ,见图9－8(b). 应用动量方程: －为圆管横截面的面积 应用连续性方程： 联立 和 得正激波的传播速度 ： 由式（9－1）可见，随着激波强度的增大（ ， 增大），激波 的传播速度也增大。若激波强度很弱，即 ， 。 此时激波已成为微弱压缩波，则式（9－1）可写成： 上式表示微弱压缩波是以声速传播的 将式（9－1）代入式（b）得波面后得气流速度 （9－2） 由此式可见，激波的强度越弱，气体的流速越低。如果是微弱的扰动 波，波面后的气体是没有运动的，即 ， ， 。 第三节 正激波前后的参数关系 气体在绝热的管内流动产生正激波。激波上游 （波后）和下游（波前）的参数分别以下脚标“1”、“2” 表示。设激