圖 )* )+,激波角隨波前氣流馬赫數(shù) &’和楔面轉(zhuǎn)折角 的變化
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從圖 " "看出,在同一 %&數(shù)下,轉(zhuǎn)折角 越大,激波角 "也越大。對(duì)應(yīng)于每一個(gè) %&數(shù),有一最大的轉(zhuǎn)折角 ’&(,當(dāng)轉(zhuǎn)折角超過(guò)這個(gè)最大值后( ) ’&(),物體產(chǎn)生的擾動(dòng)很強(qiáng),擾動(dòng)傳播速度大于流速,使斜激波離體,所以在曲線上找不到對(duì)應(yīng)的激波角。如前緣曲率半徑較大的機(jī)翼,對(duì)氣流阻滯作用強(qiáng),在其前緣產(chǎn)生脫體激波。從曲線中還可以看出,在同一 角下, %&數(shù)越大,激波角 "越小。這種情況類(lèi)似 %&數(shù)增大,馬赫角 減小的情況。
*圓錐激波
如果超音速氣流流過(guò)圓錐,則從圓錐的頂點(diǎn)處開(kāi)始產(chǎn)生一道圓錐激波,如所示。由于流過(guò)錐體時(shí)氣流是對(duì)稱(chēng)于中心軸線,而從圓錐頭部沿整個(gè)錐面向四面八方均勻散開(kāi)的,沿著錐面往下游流去,錐體橫截面積越來(lái)越大,在相同流量下,流線離錐面的距離會(huì)越來(lái)越小,即流線越來(lái)越向錐面靠攏。而二元楔形體,氣流只能在上下兩個(gè)方向轉(zhuǎn)折,同一個(gè) %&數(shù), 相同時(shí),氣流流過(guò)錐體擾動(dòng)擴(kuò)散范圍是三元的,因此氣流受壓縮的程度比楔形弱,即圓錐激波比平面激波弱。這樣,所形成的激波角 "錐 + "楔,這是圓錐激波一個(gè)特點(diǎn)。圓錐激波的另一個(gè)特點(diǎn)是氣流流過(guò)圓錐激波后,氣流方向并不立刻與錐面平行,而是不斷改變其事項(xiàng)在小和方向,就是說(shuō)圓錐激波后的流線是彎曲的,而平面激波后的流線立刻與楔形體有面平行保持一直線。平面斜激波與圓錐激波都是斜激波,這是它們的共同點(diǎn)。只要激波角 "大小與波前馬赫 %&給定,那么波后參數(shù)是一定的,即 "錐 , "楔時(shí),圓錐激波后的物理能數(shù)與平面斜激波后的完全相同。
三、膨脹波
上面討論了激波,氣流通過(guò)激波,壓力、密度、溫度增大,即氣流受到了壓縮。
超音速氣流流過(guò)凹角的流動(dòng)將產(chǎn)生斜激波。這種流動(dòng)與前述的繞楔形體的流動(dòng)相類(lèi)似。可以看到,凹角的頂點(diǎn) -對(duì)氣流產(chǎn)生一個(gè)擾動(dòng),擾動(dòng)的邊界波為激波,波后氣流受到 -處轉(zhuǎn)折角 .的影響,氣流受到壓縮。如果轉(zhuǎn)折角 無(wú)限小,則擾動(dòng)的邊界
波將退化為馬赫波,是一種弱壓縮波。馬赫波的傾角為馬赫角 , &/0123 %& 。如果
物面有兩個(gè)連續(xù)的微小轉(zhuǎn)折,則將產(chǎn)生兩道馬赫波。由于壓縮波后氣流速度與馬赫數(shù)降低,所以后一道馬赫波的馬赫角 4將大于前一道波的馬赫角,如圖 " "5所示。因此,這兩道波必然會(huì)在氣流中某處相交,形成壓縮強(qiáng)度較大的波。如果轉(zhuǎn)折點(diǎn)很多,如圖 " "5中的 -,6,7.,則最后形成的壓縮強(qiáng)度必然很大,這就是激波。如果這些轉(zhuǎn)折點(diǎn)又無(wú)限接近,結(jié)果形成一個(gè)有限大的轉(zhuǎn)折角,則激波將在這個(gè)轉(zhuǎn)折角的頂點(diǎn)開(kāi)始。這再一次說(shuō)明了激波是無(wú)數(shù)弱擾動(dòng)波(壓縮)的疊加。超音速氣流遇到壓縮擾動(dòng)時(shí),就會(huì)產(chǎn)生激波。
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圖 " "%無(wú)數(shù)馬赫波疊加成激波
與上述情況相反,超音速氣流繞凸角流動(dòng)時(shí),氣流將產(chǎn)生膨脹。如果轉(zhuǎn)折角很
小,則擾傳播界面也將是一道馬赫波。圖中用虛線表示膨脹的馬赫波,用實(shí)線表示壓
縮馬赫波。由于氣流膨脹后, &,,’降低,速度 (增大,因此波后馬赫數(shù)增大,即 )*+
, )*。如果壁面有幾個(gè)轉(zhuǎn)折,則后一道馬赫波的馬赫角將小于第一道波的馬赫角,
即 " , " +, " ..。如果這些轉(zhuǎn)折點(diǎn)無(wú)限接近,形成了一個(gè)有限大的轉(zhuǎn)折角,則這
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