斜激波课题研究

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1、斜激波摘要：此论文对斜激波进行了深入探讨，通过对斜激波的定义的分析讨论得出斜激波的特点。加深对斜激波各个参数的理解，如激波角、半锲角*来流马赫数。探讨斜激波的波前与波后的各个参数的关系，并找出斜激波半锲角与激波角随来流马赫数的关系，从以上内容对斜激波进行深入分析。!词：激波角、半锲角、来流马赫数、波前与波后绪论斜激波是激波的一种形式，当气流经过激波后，流动方向发生改变从而产生斜激波。从冃前各种资料上都能经常找到对正激波的分析及探讨，此篇论文是对斜激波的深入分析，从其定义、定义以及各个参数关系进行探讨与研究

2、，得出想要的结论。1斜激波的特点1.1斜激波定义如图1,气流经过激波后，流动方向要发生变化，这种激波称为斜激波。A,图1设超声速气流沿一有微小内折角曲的二维壁面0(7流动，如图1所示。弯折点。对气流产生一微弱压缩扰动，正如图1中分析的那样，在超声速流场中这种微弱扰动不能影响上游区域，只能影响以0/线为界的下游区域。0/线称为压缩马赫波，马赫角a为1a-arcsinMa}气流经过压缩马赫波后，流动方向向内偏射（与斜壁0O平行），流速略微降低。气流沿内折斜壁00的流动相当于沿面积收缩通道的流动对一维等爛流的分

3、析结果指出，超声速流在收缩通道中流动时速度减小，压强、密度、温度增大。当OO'的内折角是有限值力时可将其看作有无数个微小角度d5组成，每个微小内角均产牛一压缩马赫波，无数个马赫波叠加起来形成一个有限强度的压缩扰动间断面就是斜激波（见图lb）o斜激波与来流方向夹角为”，称为斜激波角。气流经过斜激波后速度突跃降低为亚音速，压强、密度、温度均突跃增大。1・2、斜激波形成机理当超声速流流经一凹曲而00如图lc所示，可将切而分解成无数个微小内折角，每个微小内折角均产生一条压缩马赫波，由于经过每条马赫波后速度均要减小

4、。按每个马赫波的马赫角依次增大，沁山,无数个这样的马赫波叠加起来形成一有限强度的压缩扰动间断面AA，,即斜激波。当凹而总的弯折角是各时，斜激波角也是卩。图2图3⑺）当超声速流流经一尖壁时，在尖端将产生两条斜激波如图3a所示。气流经过斜激波后方向偏转为平行于尖壁斜面。若尖劈的半角5增大，斜激波角卩随之增大。当5增至一极限值时，附着于尖端的斜激波将发生脱体现象。如图3b所示，称为脱体斜激波。对作超声速飞行的飞行器而言，若产生脱体激波将造成很大的阻力。事实上，头部为钝形的物体相当于超过5max的尖劈，在超声速流

5、场中极易形成脱体激波（如图2示）。所以超声速飞机的机翼，涡轮机械中的进气叶片前缘等均做成小角度尖劈状，目的就是防止产生脱体激波。1.3斜激波的特点斜激波对气流的阻滞较小，气流速度降低不多，动能的消耗也较小，因而波阻也较小。斜激波倾斜的越厉害，波阻就越小。2斜激波的波前与波后2.1基本关系式图4图中，0——气流折转角；卩——激波角1、连续性方程py.n=p2v2n2、状态方程p=pRT3、动量方程（1）沿激波法线方向（n）PV（^ln~V2n）=P2~P（2）沿激波切线方向（t）沿激波面无切向压强的

6、变化，故为pyXn（vu-vlt）=Q=>%=%胡讨论：气流通过斜激波时，切向速度不变，只有法向速度的改变。==>斜激波相当于法向分速度的正激波。4、能量方程（绝热过程）厂J/2TZ2+T=^T=^+T由于叩二證+?爲疔=吒+公得到V2V2V2「寸f+号"。-寸2・2斜激波气流关系式1、因斜激波相当于法向分速度的正激波，故只要将正激波关系式中的各脚V1标“1”、“夢换成“11T、“22,总焙以i^=i.--（—即可。2,4VXnV}sin/?•q==>Mln===M]sinPa52、对斜激波有P2.Pl

7、2k?nk—=M:snrp£+11"k+1A:Pk+1Mrsin2^-k-11“9+M；sii?0k-11”（】+宁M［）芒MiM；1+号Wsh?0i曲“心;®(L)考虑到lor2a*kRiya：二k+1k-1~T_2(k_l)相应的有Prandtl关系式.2rv_-,2(k-l)._2(k-l)V：k+l'3斜激波半锲角与激波角随来流马赫数的关系实验发现，不同头部形状的绕流物体，在作超声速飞行时，所产牛的激波形状是不同的。如对于一个具有菱形机翼形状的飞机，在作超声速飞行时，实际观察到，在一定的Mal

8、>l之下，如果机翼前缘尖劈的顶角25不太大，所形成的上下两道简单的直激波，其波面和运动方向成一定的斜角，激波依附在物体的尖端±o这种激波在形式上与正激波不同，我们把这种波阵面与来流方向斜交的激波称为斜激波。在斜激波中，激波波阵面与来流方向之间的夹角卩,称之为激波斜角或简称为激波角。同样，斜激波后的气流方向也不与激波面垂直，与波前气流方向也不平行,而是与尖劈面平行，夹角8,称为气流折角，意指气流经过斜激波后所折转的角度。图5如图