激波層，是指高超聲速流動中氣流繞過物體時，在物體附近形成一道激波，通常把物體頭部附近的激波和物面之間的區域稱為激波層。
激波層的結構決定著物體表面的壓強分布。激波層內，粘性力不顯著，通常可當作無粘流場處理。
基本介紹
- 中文名：激波層
- 外文名：shock layer
- 定義：指高超聲速流動中氣流繞過物體
- 解釋：把物體頭部附近的激波和物面之間
- 類別：科學
形成原理,相關計算,
形成原理
高超聲速流動中氣流繞過物體時，在物體附近形成一道激波，通常把物體頭部附近的激波和物面之間的區域稱為激波層。在高超聲速條件下，由於激波很靠近物面，激波層是薄的，所以也稱薄激波層。利用激波層薄的特點，可對鈍頭物體的高超聲速無粘繞流問題，從理論上進行簡化處理。
由物面向外,激波層可細分為物面附近的邊界層、粘性作用可以忽略的無粘性區以及激波區。當激波層內氣體的高溫效應可以不考慮時（例如激波層內氣體的溫度小於2000開時），激波區的厚度是分子平均自由程的幾倍。如果來流氣體不很稀薄，分子碰撞自由程很小，在連續介質範圍內，激波區的厚度可以忽略，激波就成為一個物理量不連續變化的間斷面。邊界層的厚度和來流雷諾數成反比。如果雷諾數很大，邊界層便很薄，激波層幾乎變成無粘性區，邊界層對無粘性區的影響可以忽略。如果雷諾數降低，邊界層的厚度增加，無粘性區的厚度減小，邊界層和無粘性區流動之間的相互影響就變得重要。如果雷諾數更低，邊界層更厚，甚至整個激波層被粘性邊界層所充滿。因此，激波層又可分成無粘性激波層、粘性-無粘性干擾激波層和粘性激波層等。
在高超聲速飛行體形狀為鈍頭的情況下，在鈍頭附近，激波接近於正激波，其強度很大。如果來流馬赫數很高，激波層內的氣體溫度很高，就會產生一系列高溫效應,例如氣體分子的振動自由度被激發,氣體出現離解和電離等。在氣體出現電離後，激波層內的氣體就包含電子和離子，此時激波層就會象一個鞘層把物體包圍住，這種激波層稱為電漿鞘。研究這種情形下的激波層流動，對再入大氣層過程中的通訊具有重要意義。根據這種情況，激波層又可分成無高溫效應激波層和有高溫效應激波層。
無粘性激波層中氣體的運動，可用完全氣體和具有化學反應的混合氣體的歐拉方程（見流體力學基本方程組）描述；粘性激波層內的運動可用相應的納維－斯托克斯方程描述；至於粘性-無粘性干擾激波層,則需聯合求解歐拉方程和高階邊界層方程，或者直接求解簡化的納維-斯托克斯方程。
由物面向外,激波層可細分為物面附近的邊界層、粘性作用可以忽略的無粘性區以及激波區。當激波層內氣體的高溫效應可以不考慮時（例如激波層內氣體的溫度小於2000開時），激波區的厚度是分子平均自由程的幾倍。如果來流氣體不很稀薄，分子碰撞自由程很小，在連續介質範圍內，激波區的厚度可以忽略，激波就成為一個物理量不連續變化的間斷面。邊界層的厚度和來流雷諾數成反比。如果雷諾數很大，邊界層便很薄，激波層幾乎變成無粘性區，邊界層對無粘性區的影響可以忽略。如果雷諾數降低，邊界層的厚度增加，無粘性區的厚度減小，邊界層和無粘性區流動之間的相互影響就變得重要。如果雷諾數更低，邊界層更厚，甚至整個激波層被粘性邊界層所充滿。因此，激波層又可分成無粘性激波層、粘性-無粘性干擾激波層和粘性激波層等。
在高超聲速飛行體形狀為鈍頭的情況下，在鈍頭附近，激波接近於正激波，其強度很大。如果來流馬赫數很高，激波層內的氣體溫度很高，就會產生一系列高溫效應,例如氣體分子的振動自由度被激發,氣體出現離解和電離等。在氣體出現電離後，激波層內的氣體就包含電子和離子，此時激波層就會象一個鞘層把物體包圍住，這種激波層稱為電漿鞘。研究這種情形下的激波層流動，對再入大氣層過程中的通訊具有重要意義。根據這種情況，激波層又可分成無高溫效應激波層和有高溫效應激波層。
無粘性激波層中氣體的運動，可用完全氣體和具有化學反應的混合氣體的歐拉方程（見流體力學基本方程組）描述；粘性激波層內的運動可用相應的納維－斯托克斯方程描述；至於粘性-無粘性干擾激波層,則需聯合求解歐拉方程和高階邊界層方程，或者直接求解簡化的納維-斯托克斯方程。
相關計算
激波層可分為亞音速區和超音速區。亞音速區位予駐點附近，氣流穿過近似正激波，速度減小，溫度升高，馬赫數M<1。受強激波壓縮的氣流繞物體流動時，不斷膨脹，流速增大，溫度下降，在激波層內某一位置，當地馬赫數M>1.亞音速區與超音速區的分界線稱為音速線。
激波層內某點的當地壓強p用下式計算：
