激波是什么?

news2024/10/8 17:20:53

你肯定能听懂。激波,激烈的波,代表特征:激波扫过你时,重则五脏震动,支离破碎。轻则耳膜震动,隆隆作响,当然也有相对你而言尺度很小的激波,没啥伤害。

所以激波,和相对于你的宏观尺寸没啥关系,那么这激烈既然不体现在尺寸上,那体现在哪里呢?我给你看一张图:就是我们每天都会遇到的堵车。你懂堵车,你就能懂激波。堵车的时候,后面车速大于前面车速,导致这些车都挤在一起,形成了一个屏障面,激波的波面差不多就这个意思。

激波的图1

只是在激波里,这些不再是车,而是气体分子。

下面就说说气体怎么沦落到这个局面形成激波的。

我扰动就形成了波,空气中的波是纵波,也就是微观粒子的振动方向和波的传播方向是平行的,当然横波就是粒子振动方向和波传播方向垂直。

激波的图2

咱们看这个纵波,虽然每一个质点都在原地晃动,但密度大的这个区域,或者说波,却在向外传播,传播速度就是音速。因为波速相同,这些波保持着礼貌而又不失尴尬的距离,他们很开心。但我觉得好无聊,于是去梳妆台取了点儿生活用品。

因为炸药的力量,分子不再原地振动,而是边振边往外走,那波速度就在音速上叠加了分子向外运动速度,那当然就超音速,能赶上前面的波了,然后,随炸药爆炸能量的释放,炸完之前,后面持续产生无数运动更快的波赶上前波,就像堵车,叠加再叠加,就成了压力大,密度大,威力很强的波,就是激波。

激波的图3

是不是很好理解。这种方式形成的激波,生活中很常见,

比如炸弹爆炸啊、JF22激波风洞啊、烟花鞭炮啊。有人说我也想造个激波试试,但又怕进局子、也不是科研人员,这三个对我不适用,激波还有没有其它产生的方式呢。还真有,而且肯定适合你。

激波的图4

咱刚刚是通过让后面空气分子向外动,这样后波就能追上前波进行叠加,那如果不让波自己追,咱帮他办了呢。

第一个波产生后,我这双造波神手,也就是波源,以音速追赶上这个波,然后就在它眼皮底下产生下一个波,那不直接就叠加了,然后波继续传,我继续以音速跟着它,产生产生叠加叠加,这就是超音速飞机产生激波的原因。

飞机从亚音速到超音速,这一圈圈压力波阵型丝滑变化,一直到音速,所有波在飞机前面叠加,形成垂直飞行方向的正激波,行称“音障”。

激波的图5

这时飞机如果继续加速,穿过它,波的阵型就变成这样,叠加成锥形波面,行称“马赫锥”。

激波的图6

当然以上把飞机看成了点,实际飞机形状复杂,这样倾斜结构,会产生无数个锥形波面再次叠加,就成了激波。

激波扫过大地可不是普通的到此一游,甚至有战斗机以激波为武器,低空飞行扫掠后大家就直接飞翔了。

对了,这里有必要说个常被用错的图,这是飞机周围空气膨胀降温后水蒸气析出形成的,这既不是马赫锥,这个面也不是激波。

激波的图7

那激波长啥样呢,我的飞行执照还没拿到上不了天,不能实验。就用AICFD软件模拟了一个飞行器,在仿真里看看激波的样子。

激波的图8

当然还有个纹影法,由于激波密度突变,利用光在不同密度中的折射不一样的原理,显示出激波。当然有时角度合适,肉眼也能直接看到。

激波的图9

超音速飞机产生激波听起来比炸药靠谱吧,只要买个歼20啥的飞飞就行啦,不仅可以在冲破音障时自己感到激波的快乐,还可以让亲朋好友在地面都感受到激波的快乐。

总结:激波就是无数压缩波叠加而成的强压缩波区域,这里压力大,密度大。主流观点认为激波厚度微米量级,而气体分子是主要是纳米量级,激波厚度量级大概是它1000倍。

激波的图10

再回头看咱们的堵车,车长4米,堵个1000倍,4公里,是不是也是挺合理的范围,激波厚度和堵车规律都是一致的,冥冥中如同有一双手在操控,要不说科学的尽头八成是神学。

根据我粗浅知识,只知道以上2种激波产生方式,还有知道其它的欢迎补充。至于以上两种产生激波的方式,虽然外在看起来不太一样,但内部本质原因能不能统一,统一后又是怎样的理论,哎,一不小心又研究到可能得诺贝尔奖的范畴了,这还不得想一晚上,明天再说,拜拜~

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