冲击波基本理论.ppt

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1、2021/7/2512冲击波基本理论2.1一维等熵流动2.2正冲击波基本关系式*#2.3冲击波雨贡纽曲线及冲击波的性质2.4冲击波的正反射2.5冲击波的斜反射2021/7/252①波：在弹性介质中，某个局部受到作用后，由于物质点的相互作用，由近及远地使物质质点陆续发生扰动，这种扰动在介质的传播就称为波。常见的如：水波，音波，电磁波···②波阵面：介质的原始状态与扰动状态的交界面称波阵面③纵波与横波：波阵面移动方向与介质质点振动方向平行的波称纵波。波阵面移动方向与介质质点振动方向垂直的波称横波。④波速：波阵面在

2、介质中传播的速度。⑤波的传播方向：波阵面的移动方向。2.1一维等熵流动2.1.1波的基本概念(复习）2021/7/253⑥压缩波：波阵面到达之处，介质的状态（P、ρ、T）参数增加的波称压缩波，波的传播方向与介质运动方向相同。（图5.1）⑦膨胀波（稀疏波）：波阵面到达之处，介质的状态（P、ρ、T）参数减小的波称膨胀波，波的传播方向与介质运动方向相反。（下图5.2）2021/7/254⑧音波：介质质点在原来的位置振动，而波向左右传播，这种波称音波，音波是弱压缩波或膨胀波的合成。⑨冲击波：是波面以突跃面的形式在弹性介

3、质中传播的压缩波，波阵面上介质的状态参数变化是突跃的。⑩爆轰波：是含有化学反应能量支持的冲击波，因为有化学反应能量的支持，因此爆轰波所以具有稳定的传播特性。2021/7/255完全气体，量热完全气体与等熵关系（补物理化学知识）理想气体(完全气体perfectgas)：不考虑分子间的作用力和分子的体积情况下，一种理想化后的气体。它满足：PV=nRT，e=e(T)和Cv=Cv(T)世上无理想气体，热完全气体是真实气体在一定温度，压力范围内的近似，即近似看成理想气体来处理。对于热完全气体，有：de=CvdT=Cv(T)d

4、T，dh=CpdT=Cp(T)dT，e=e(T)，h=h(T)可近似认为一定温度范围内，Cv，Cp，（Cp-Cv=R）保持不变。但一般说来，Cv=Cv(T)，Cp=Cp(T)2021/7/256多方气体就是指量热完全气体(caloricallyperfectgas)：Cp，Cv，保持不变的完全气体。e=Cv(T)，h=Cp(T)e=Cv(T)，h=Cp(T)7：分子平动和转动的总自由度（不包括振动）(因为，)所以：对单原子分子气体：，，对双原子分子气体：，，对三原子分子气体：，，——γ为多方指数或绝热指数adiaba

5、ticexponent）自由度解释：决定一个物体位置所需要的独立坐标数，这里指的是热力学自由度亦称准自由度，不同于一般的力学自由度。2021/7/258等熵关系的建立：一般地：（1）对可逆过程：（2）比较（1）和（2）有：（3）2021/7/259对焓、Helmholtz自由能、Gibbs自由焓的表达式分别微分：（4）（5）（6）而：，，，——（7）hePVfeTSghTS=+=-=-2021/7/2510将（2）的第一式、（4）、（5）、（6）与（7）的4个式子比较有：—（8）又因为：（）所以：2021/7/251

6、1即：类似有：——（9）（Maxwell关系）将（9）的第二式代入（1）的第一式有：[（1）的第一式]又由（3）式：，代入上式：有：（10）若，，（11）2021/7/2512而类似有：代入（11）的第1式：（12）（10），（12）就是熵函数的一般表达式（微分形式），也可以写成积分形式：（13）2021/7/2513理想气体：（14）（15）定义：——绝热指数又因为：，，代入（15）式：2021/7/2514对绝热可逆过程（必等熵）：，所以有：又因为：，所以：或或——多方气体的等熵关系，亦为绝热关系。（***）（*

7、**）（*****）2021/7/2515定容比热，定压比热以及两者之间的关系比热的定义：，质量比热单位为：由热力学第一定律：（16）热焓定义：（17）对定容过程，由（16）得：对定压过程，由（17）得：（18）2021/7/2516因为：，所以：（19）即：（20）由（18）～（20）有：（21）与（1），（2）式比较，有：(22)（2）（1）（22）2021/7/2517又由Maxwell关系：（23）故有：（24）对理想气体：故：，代入（24）式：(25)由定义（比热比）：故:流场：流体运动所占据的空间，流场中

8、任一质点流体的物理量如等是空间的位置（）（或）和时间t的函数：或,或等。如果流场中的物理量只是位置函数，而与时间无关，则称为定常流场，这种流动就称为定常流动（steadyflow）,否则为不定常(unsteadyflow)的。如果流场中各物理量在空间分布只与一个几何坐标x有关，那么就称为一维(onedimensional)流场，相应的流动称为一