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平面正冲击波的形成与特点

时间:2023-10-17 理论教育 版权反馈
【摘要】:冲击波是一种强烈的压缩波。冲击波波阵面通过前、后介质的参数变化不是微小量,而是一种突跃的有限量变化。因此,冲击波的实质乃是一种状态突跃变化的传播。冲击波有多种产生方法。但是,需附加说明的是,在充满气体的管子中用活塞加速运动形成冲击波时,并不要求活塞的速度超过未受扰动气体中的声速。然而,一个飞行物体在大气中飞行时,若要在其前端形成冲击波,则飞行物体的速度必须超过空气中的声速。

平面正冲击波的形成与特点

冲击波是一种强烈的压缩波。冲击波波阵面通过前、后介质的参数变化不是微小量,而是一种突跃的有限量变化。因此,冲击波的实质乃是一种状态突跃变化的传播。

冲击波有多种产生方法。当炸药爆炸时,高压爆炸气体产物迅速膨胀就可在周围介质(包括金属、岩石之类的固体介质,水之类的液体介质以及各种气体介质等)中形成冲击波,飞机、火箭以及各种弹丸在作超声速飞行时,也会在空气中形成冲击波,高速粒子碰撞固体、破甲弹爆炸所形成的高速聚能射流撞击装甲以及流星落地时高速冲击地面等都可在相应介质中形成冲击波。

在充有气体的管子中,用活塞加速运动方法形成冲击波的物理过程已在上节作了说明,在此过程中冲击波的产生是一系列弱压缩波叠加的结果,即由量变到质变的过程。(www.xing528.com)

但是,需附加说明的是,在充满气体的管子中用活塞加速运动形成冲击波时,并不要求活塞的速度超过未受扰动气体中的声速。因为,在此条件下,活塞运动使其前方气体的能量不损失于侧面,而是全部积聚于前面的受压缩气体当中,从而造成气体压力、密度、温度等状态参数的突跃。然而,一个飞行物体在大气中飞行时,若要在其前端形成冲击波,则飞行物体的速度必须超过空气中的声速。在大气中飞行时,一方面,在飞行物体前方所形成的压缩扰动以大气中的声速传播,另一方面,侧向稀疏波以声速向飞行物体前面瞬时形成的压缩层内传播。这样,当物体作亚声速飞行时,在飞行物体前方所形成的压缩扰动便不能发生叠加,因此也就不能形成冲击被。而当飞行物体作超声速飞行时,由于飞行速度大于声速,四周的稀疏波来不及将前沿的压缩层稀疏掉,而飞行物体又进一步向前冲击,因此使飞行物体前方的压缩波发生叠加,最终形成冲击波。

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