馬赫波

馬赫波

馬赫波:一個位置固定的微弱擾源所發出的一系列擾動在超聲(音)速氣流中傳播的波陣面。

馬赫波

這是奧地利物理學家、哲學家E.馬赫在 19世紀 80年代末期90年代初期做超音速彈丸實驗時首先發現的。無論氣體靜止還是運動,微弱擾動的傳播速度相對於氣體而言必是音速。位置固定的擾源在速度超過音速(V>a)的氣流中所發出的一個個擾動隨氣流以V的速度向下游移去,同時擾動本身又以音速a 向四面八方傳播,結果擾動所能播及的區域必限於圖1中圓錐區域以內,這圓錐是一系列擾動球面的包絡面,稱為馬赫錐。圓錐的半頂角μ=arcsin(1/M),稱為馬赫角;M=V/a,稱為馬赫數。
馬赫波馬赫波
在速度小於音速的氣流中,a>V,擾動向四面八方傳開去的速度比氣流的速度大,任何一個擾動都能及於全場,因而不存在這種波陣面。在超音速氣流中,馬赫錐又是劃分受擾區和未擾區的界限。擾動只限於馬赫錐以內。所以馬赫錐以內是受擾區,而馬赫錐以外是未擾區。超音速飛機的空氣動力性能用小擾動的線化近似理論處理時,無論是機翼還是機身,或其一部分,都可看作是微弱擾源。機翼或機身上的任何一點(圖 2a馬赫波中的 P點)產生的擾動所能達到的地方,是以該點為頂點向後伸的馬赫錐以內的區域。錐的半頂角μ∞=arc sin(a∞/ V∞)。這個V∞是來流速度(即飛行速度),a∞是來流中的音速,這個馬赫錐稱為P點的後馬赫錐。錐內的區域稱為P點的影響所及區。反過來說,在流場上任意一點(圖2b中的Q點)所能接受到的擾動,其源也只限於一個圓錐以內。它是以 Q為頂點向前伸的馬赫錐,錐的軸線平行於來流,半頂角還是μ∞。這個馬赫錐稱為 Q的前馬赫錐。錐內的區域稱為Q點的依賴區,因為Q點的流動情況只為前馬赫錐中的擾動所決定。
參考書目
 奧斯瓦梯許著,徐華舫譯:《氣體動力學》,科學出版社,北京,1965。(K. Oswatitsch, Gas Dynamics,Academic Press,New York,1956.)

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