膨脹波

流體力學的基本概念之一，指流體中擾動區與未擾動區的分界面，流體通過此界面會壓力降低。膨脹波問題中一個典型例子是超音速氣流繞凸角的定常流動，這種流動稱為普朗特-邁耶爾流動。在這種流動中，氣流逐漸從一個方向轉到另一個方向，同時不斷加速。

基本介紹

• 中文名：膨脹波
• 外文名：expansion wave

膨脹波的形成

設有流速為M的定常直勻超音速氣流沿直壁AOB由左向流來，如圖1所示，略去壁面的摩擦作用，直壁AOB和氣流完全平行，它對氣流是不產生任何擾動的。現假定在壁面的o點有一微小毛疵，這毛疵會對流場產生一個極微弱的擾動，擾動的傳播線是馬赫線OL，OL和壁面之間的夾角是對應於M的馬赫角μ。

圖1 來流示意

在二維和三維定常超聲速氣流中，擾動和未擾動區的分界面就是馬赫波（見馬赫錐）。超聲速氣流經過一系列馬赫波膨脹加速，也稱為膨脹波。定常超聲速氣流繞凸壁表面和凹壁表面的流動就是膨脹波和壓編波的典型例子（圖2）。當氣流繞凸壁表面時（圖2a），氣流的馬赫數逐漸增大，馬赫角逐漸減小，依次的波逐漸向下游傾斜，形成向下游張開的一個扇形連續膨脹區（見普朗特－邁耶爾流動）。超音速氣流受外凸擾動時，流管截面積是增大的，此時氣流速度必然要加速，同時壓強、溫度、密度等參數相應地降低。因此，超音速氣流流經由微小外折角所引起的微弱擾動波是膨脹波。

圖2 二維定常超聲速氣流中的膨脹波