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超聲速即為速度超過聲音在空氣中的傳播速度,此時有可能會產生激波,激波就是在流體中以高於聲速的速度傳播並對流體產生壓縮作用的波。氣體中的激波最明顯,受到壓縮的氣體與未受到壓縮的氣體之間有一個很薄的波陣面隔開。這個波陣面的前後的壓力不同,具有突然變化。這個壓力比越大,激波就越強。
氣體、液體和固體介質中壓強(或應力)、密度和溫度在波陣面上發生躍變的壓縮波。又稱衝擊波。在爆炸、衝擊、超聲速流動等過程中都會出現激波。當一系列壓縮波在可壓縮介質中傳播時,介質受壓的程度越高,壓縮波傳播的速度便越大,後來的壓縮波在先前已被壓縮的介質中傳播,後面的波將追上前面的波,於是壓縮波系將在某位置上疊合在一起而形成很強的突躍壓縮的激波。突躍變化發生在很薄的一層內,稱激波層,其厚度為分子平均自由程量級,故可把激波近似當作沒有厚度的強間斷面。若激波的波陣面與波的運動方向垂直,為正激波;否則為斜激波。根據介質運動必須服從質量、動量和能量的守恆關係,可以得出一組聯繫激波前後介質的速度u、壓強p、密度ρ、比焓(單位質量的焓)h等參數的關係式,即蘭金-許貢紐關係式。在固聯於激波的坐標系內,這組關係為
和u1t=u2t,式中下標1、2表示的量為激波前後的參數,un、ut表示沿波陣面的法向和切向速度。這組關係式對氣體、液體和固體都適用,因不同介質的狀態方程不同,其具體表達形式不同。切向速度沒有變化,法向速度躍變具有實質的意義。正激波前方的流動是超聲速的,經過激波后變成亞聲速,其壓強、密度、溫度均提高,總壓下降,總溫不變。這一特徵符合熱力學第二定律,即熵增原理,超聲速流動經過激波后,部分機械能不可逆地轉化為熱能,標誌是總壓下降;但同時也符合能量守恆定律,總能量不變,即總溫不變。激波越強,熵增越大。氣體激波會在超聲速飛行器上引起很大的阻力,稱為波阻。管道(如超聲速風洞、噴氣發動機等)內的激波會降低設備效率。一般應採取措施,消除激波或減小其強度。
同時超聲速還可能在超聲速的物體上產生一團雲霧,但具體原因科學家還未探明,有待將來的科技進行新的研究。
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