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第八章 气体动力学基础 第三节 激 波 定义：当超音速气流流过大的障碍物时，气流在障碍物前将受到急剧的压缩，它的压力、温度和密度都将突跃地升高，而速度将突跃地降低。这种强的压缩波叫激波。 气流经过激波的压缩过程是在很短的距离内完成的，在工程上通常把激波视为没有厚度的流动参数的突跃面。 一、激波的分类 1. 斜激波：激波面与气流来流方向不垂直，气流经过激波面被压缩时不仅速度大小变化，而且方向也发生突跃改变。 2.正激波： 激波面与气流来流方向垂直，气流经过正激波被压缩时只有速度大小的变化，而不改变流动的方向。 3.脱体激波：波线为曲线时（超声速气流流过钝头物体产生的激波） 二、正激波 正激波的形成过程：见右图直圆管在活塞右 侧是无限延伸的，开始时管道中充满静止气体 如(a)所示，活塞向右突然作加速运动， 活塞表面靠近的气体依次引起微弱的扰动， 这些扰动波一个个向右传播。 如(b)所示，当活塞不断向右加速时，一道接 一道的扰动波向右传播，而且后续波的波速总 是大于现行波的波速，所以后面的波一定能追 上前面的波。 如(c)所示，无数个小扰动弱波叠加在一起形 成一个垂直面的压缩波，这就是正激波。 正激波的传播速度： （1） －激波向右的传播速度，激波后气体的 运动速度则为活塞向右移动的速度 （2）当把坐标系建立在激波面上时，激波前的 气体以速度 向左流向激波，经过 激波后气体速度为 应用动量方程: －为圆管横截面的面积 应用连续性方程： 联立 和 得正激波的传播速度 ： 波面后的传播速度 ： 第四节 正激波前后的参数关系 气体在绝热的管内流动产生正激波。激波上游 和下游的参数分别以下脚标“1”、“2”表示。 设激波等速移动，并将坐标系固连在激波 上，这样无论激波运动与否，均可将激波视为静止 的。通常把这种激波叫做定常运动的正激波或驻址 正激波。若激波面的面积为A（垂直于纸面），并设 正激波前后的气流参数分别为 ， ， ， 和 ， ， ， ， 则可以根据以下四个方程—连续性方程、动量方 程、能量方程和状态方程来建立正激波前后各参数 之间的关系式。 一、激波的基本控制方程 连续性方程： 动量方程： 能量方程： 或 状态方程 ： 二、普朗特关系式 由以上方程化简可得： 普朗特（Prandtl）关系式 ： 可见：超音速气流通过正激波后一定变成亚音速气流，而激波前的速度v1越大，激波后的速度v2就越小，这是正激波的一个重要物理特性。 三、正激波前、后参数的关系式 1.速度比 2.压强比 3.密度比 4.温度比 5.声速比 6.马赫数比 第六节 气体一维定常等熵变截面管流 一、气流速度与密度的关系 （2）Mal时密度相对变化量是小于速度的相对变化量，即 。 Ma1时，密度的相对变化量大于速度的相对变化量，即 。 这种亚声速和超声速在变化数量上的差别，导致了亚声速和超声速在速度与通道截面形状关系上本质的差别。 二、气体流速、压强与通道截面的关系 由连续性方程： 和运动方程： 可推导得： （1）Ma1，亚声速流动。 与 异号。 （2）Ma1，超声速流动。 与 同号。 五种管道 拉瓦尔喷管 这种缩放喷管是瑞典工程师拉瓦尔发明的，拉瓦尔首先将它用于高速汽轮机，后来拉瓦尔喷管也广泛应用于喷气式发动机和火箭发动机。 拉瓦尔喷管的应用 长 征 一 号 拉瓦尔喷管的应用 长征一号运载火箭第三级发动机，代号FG-02 。它是由装药燃烧室、喷管及点火装置等部件组成 。 其喷管为大扩张比锥形拉瓦尔喷管。 各种管道的应用 渐缩喷管在许多试验设备（如校准风洞、叶栅风洞和各种管路系统的喷嘴等）和涡轮喷气发动