斜激波(英語:oblique shock)是指相对于来流方向倾斜的激波,与正激波相对。超音速流绕角转向并压缩时会产生斜激波。来流流线经激波后转过的角度相同。制造斜激波常见的方法之一是在超音速流中放置楔形物。与正激波相似,气体热力学性质在穿过非常薄的斜激波区域时有近似不连续的变化。但与正激波不同的是,正激波不会改变来流方向,而斜激波则会。

通过伽利略变换,可以将斜激波转化为正激波。

斜激波理论编辑

 
超音速流遇到楔形物时偏转并形成斜激波。
 
 =1.4时的θ-β-M关系。蓝线上下分别为强激波与弱激波。

已知来流马赫数M1与偏转角θ,可以计算斜激波角度β与穿过激波后的马赫数M2。与正激波中M2一定小于1的情况不同,对斜激波而言,M2可以为超音速(弱激波)或亚音速(强激波)。在与大气接触的空间中(如飞行器外流场)一般会观察到弱激波,而在限制空间中(如喷嘴入口)有时可能会观察到强激波。当需要满足下游高压条件时,则需要有强激波。除流速外,气体压强、密度、温度等在经过斜激波时都会出现不连续的变化。

θ-β-M关系编辑

使用连续性方程以及流速切向分量经过激波时不变的条件,可以得到θ-β-M关系,即θ可表示为M1、β与ɣ的函数,其中ɣ表示热容比[1]

 

通常希望将β表示为M1与θ的函数,但推导过程更为复杂,一般会将结果制成表格或使用程序计算。

最大偏转角编辑

通过θ-β-M关系,可以得到给定来流马赫数下的最大编转角θMAX。当θ > θMAX时,斜激波不再与转角连触,而是会形成与转角分离的弓形激波。对给定的θ与M1,根据θ-β-M关系可以得到两个β角度,大的为强激波,小的则为弱激波。实验中最常见到的为后者。

通过斜激波前后气体压强、密度、温度的变化为:

 

 

 

穿过斜激波后的气流马赫数M2则为:

 

参考文献编辑

  1. ^ 存档副本 (PDF). [2013-01-01]. (原始内容 (PDF)存档于2012-10-21). 

外部链接编辑