導(dǎo)讀：簡要介紹膨脹波和激波。首先介紹聲波和壓力波，然后分別介紹壓縮波、膨脹波和激波的產(chǎn)生原理和特點(diǎn)。最后在幾種超聲速流動(dòng)中具體分析膨脹波和基波與流動(dòng)的關(guān)系。
該主題分三部分，本最后聊一聊幾種超聲速流動(dòng)的例子。
這是爆炸的場景，如果我們仔細(xì)看，除了爆炸產(chǎn)生的火光和煙塵，還可以看到一個(gè)快速向外擴(kuò)展的球面波，這個(gè)波是激波。
一開始，碎片和煙塵速度大于球面激波，很快激波的速度就超過了它們，激波以超音速向外擴(kuò)展，隨著它的減弱，速度逐漸下降的音速。我們聽到的巨大的爆炸聲基本是源于一道掃過耳朵的激波。如果激波不是球面的，而是一維無粘傳播的，它的強(qiáng)度就不會(huì)下降。有一種實(shí)驗(yàn)裝置叫激波管，是一根兩端封閉的管子，中間用易破的薄膜隔開。在左側(cè)充入高壓氣，當(dāng)膜破裂時(shí)，產(chǎn)生一道向右的激波和一系列向左的膨脹波。向右的激波相對(duì)播前氣體以超音速傳播，使右半部壓力上升。向左的膨脹波則以音速傳播，使左半部壓力下降。高低壓氣流的接觸面的運(yùn)動(dòng)速度則由兩部分的壓差決定，一般比音速要小。飛機(jī)以超音速飛行時(shí)，產(chǎn)生的激波會(huì)延伸到很遠(yuǎn)的距離。這是利用空氣密度變化對(duì)光的折射率的不同而拍出的照片。一般飛機(jī)上最強(qiáng)的兩層激波分別位于機(jī)頭和機(jī)尾。機(jī)身部分也會(huì)產(chǎn)生一些激波和一系列的膨脹波。當(dāng)飛機(jī)以超音速飛過時(shí)，人會(huì)聽到一聲巨響，就是所謂的音爆。這一聲巨響，一般包含兩次激波和一些膨脹波，可能有復(fù)雜的不行。不過，由于激波掠過速度很快。聽到的通常只有一聲。
這是一個(gè)超音速飛機(jī)進(jìn)氣道的流動(dòng)圖像：這種進(jìn)氣道常稱為外壓式進(jìn)氣道，因?yàn)榧げㄖ饕a(chǎn)生在進(jìn)氣道的外部，壓縮也主要在進(jìn)氣道外部完成。
它波系示意圖是這樣的，是通過三道激波氣流減速為亞音速的。一種優(yōu)化設(shè)計(jì)是把中心錐變成曲面，這樣前兩道斜激波都變成了一系列壓縮波。同樣的減速，多道壓縮波的損失，比一道激波要小，可以減小流動(dòng)損失。可以看到軌跡有周期性的結(jié)構(gòu)，這種情況在火箭和超音速戰(zhàn)斗機(jī)的噴口外經(jīng)?？梢砸姷健?/span>把這個(gè)流動(dòng)畫出來是這樣的復(fù)雜波系結(jié)構(gòu)：這種流動(dòng)是因?yàn)闅饬髟诔隹谔幍膲毫Ρ却髿鈮焊叨a(chǎn)生的，在射流邊界上交替產(chǎn)生壓縮波和膨脹波，在射流中心則沿流向周期性產(chǎn)生正激波。這些正激波也稱為馬赫盤，在其后面會(huì)有一個(gè)小的亞音速區(qū)。
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