物理百科

激波

2022-12-30

shock wave

简介

介质(气体、液体或固体)中压力、密度和温度在波阵面上发生跃变的压缩波叫激波.激波概念是Rankine 1870年提出的,1889年Hugoniot奠定了激波理论基础。

介质受到强扰动产生一系列大振幅压缩波,使介质所受压力增高。由于先产生的压缩扰动速度小于后产生的压缩扰动速度,后者必然追赶前者,于是压缩波在传播过程中波阵面处压力、密度、温度的梯度越来越大,最后波阵面成为间断面,形成激波。波阵面为球面的叫球面激波;为柱面的叫柱面激波;为平面的叫平面激波。波阵面与传播方向成直角的叫正激波;成锐角的叫斜激波。

激波具有与声波不同的特点:第一,激波引起介质沿波阵面传播方向运动。激波速度取决于激波强度且永远大于声波在未扰动介质中的速度。第二,在波阵面上,介质的状态和运动参量的变化是跳跃式的。激波没有周期性,是一次增密(同时增压、增温)跳跃式传播。第三,激波压缩过程很快,压缩过程中熵增加,是不可逆绝热过程。

平面正激波在研究中使用得最多。在不发生化学变化和电离现象时,平面正激波波阵面前的压力p、密度ρ、比内能E、粒子速度u和激波速度D满足三个守恒关系:

质量守恒: ρ0(D-u0)=ρ1 (D-u1)

动量守恒:p1-p0=ρ0(D-u0)(u1-u0)

能量守恒:

各量的下标“0”和“1”分别表示波阵面前、后状态.由守恒关系可导出激波三个基本方程:

式中V为比体积.

形成压缩激波的条件是传播激波介质的p~V曲线的等熵二阶导数 大于零;形成稀疏激波的条件是 小于零.自然界材料通常只能形成压缩激波,但在一定的压力区域又可能形成稀疏激波,对应着材料的相变区.

目前已成功地研制了比较完整的激波装置系列.产生的激波压力和激波温度覆盖范围分别为108~1013Pa和102~106K.

与静压强不同,激波高压强的持续时间一般只有10-7—10-5s.

拓展资料

正激波  斜激波  激波管  地激波  激波区  强激波  激波流  激波系  小激波  水激波