流体力学拓展知识点-激波.docx

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1、激波声障现象虽然早在174()年就被B.罗宾斯(1707-1751)发现，他与L.欧拉(1707-1783)也都正确地认为这是 由于流体的压缩性引起的，但对它所影响的流场情况却仍了解很少.直道1847年C多普斯(1803-1853)在 发表有关多普勒原理的文章中才出现了一扰动源在可压缩性中以亚声，超声和声速运动时所产生的三 种完全不同流场的图形,而现在所称的”马赫锥，实际上是C.多普勒首先提出的，根据J.阿科雷特 (1898-1981)的解释，现在不用“多普勒锥“而用“马赫锥”是为了防止与哆普勒效应“和“多普勒原理”相 混淆.自19世纪卜.叶以后才开始从实验与理论两方面进行探讨.在实验方面,为

2、了能观察与测量流场中的密度变化情况，必须开展能显示流场密度分布的仪器,1864年 托普勒(1836-19利用流场密度梯度变化创造了纹影法.1880年V德沃夏克利用流场密度二次微 商的变化创造了阴影法.从1873年以后的20年间,E.马赫(1836-1916)与很多人合作包括他的儿子L.马赫 共同开展研究高速气体运动所需的光学系统与摄像技术，受到比利时弹道专家H.梅尔森斯的好评和激 励.从1881年起他承当了用摄像技术研究飞行抛射体的任务.6年后，他与P.塞尔彻共同发表了利用纹影 法摄到的异地张超声速运动弹头的照片，环绕弹头前方有一明显的包络线，即今所称的激波，同时还发 现激波与弹头运动方向之间

3、的夹角a当弹头速度v超过声速a时，满足sin a=a/v.l970年，L.普朗特( 1 8 7 5 - 1 9 5 3 )将a角命名为马赫角，马赫的这一贡献是对了解超声速流动密度变化和更适 于空气动力研究的干扰法光学系统.1 9 2 9年J.阿科雷特认为在高速流动中，流体速度v与声速 a之比是一个重要的无量纲参数，它标志着流动的可压缩效应，为了纪念马赫的这一贡献，称之为马 赫数.在理论研究方面主要围绕气体波的传播，间断面(即激波)的形成和其前后各流动物理量之间的 关系进行的.1 8 5 8年S.厄恩肖研究声波在正压气体中的传播曾指出，当跨过压缩波时，由于局部传播速度增加，流场中可能出现间断现象

4、，这与1。年前G. G.斯托克斯所指 出的颇为相似，1 8 6 0年G. F. B黎曼(1 8 2 6 1 8 6 6 )首先试图用特征线法分析平面定 常人振幅压力波在传播时的波形变化，结果说明有限振幅之间的关系，但他错误地假定跨激波的过程 是绝热的和可逆的.9年后W. J . W.兰金(I 8 2 0 1 8 7 2 )提出激波前后各流动物理量应 满足的三个条件，同时认为跨激波为一非绝热过程.1 8 8 7年P. H.雨果尼奥特(1 8 5 1 1 8 8 7 )也提出激波的三个条件，同时，首次指出将跨激波的过程视为绝热和可逆的.实际上是违反 了能量守恒原理.1 9 0 3年J . S .哈达马德( 1 8 6 5 1 9 1 2 )发现一重要定律：即激波前 的无旋流动只行当激波是平直波时，经过激波后方能保持无旋，如果激波是弯曲波，波后将使有旋 的.7年后，L.瑞利(1 8 4 2 1 9 1 9 )对有限振幅波的波形变化进行了具体计算，并指出跨激波后端会增加.