斜震波(英語:oblique shock)是指相對於來流方向傾斜的震波,與正震波相對。超音速流繞角轉向並壓縮時會產生斜震波。來流流線經震波後轉過的角度相同。製造斜震波常見的方法之一是在超音速流中放置楔形物。與正震波相似,氣體熱力學性質在穿過非常薄的斜震波區域時有近似不連續的變化。但與正震波不同的是,正震波不會改變來流方向,而斜震波則會。

通過伽利略變換,可以將斜震波轉化為正震波。

斜震波理論

 
超音速流遇到楔形物時偏轉並形成斜震波。
 
 =1.4時的θ-β-M關係。藍線上下分別為強震波與弱震波。

已知來流馬赫數M1與偏轉角θ,可以計算斜震波角度β與穿過震波後的馬赫數M2。與正震波中M2一定小於1的情況不同,對斜震波而言,M2可以為超音速(弱震波)或亞音速(強震波)。在與大氣接觸的空間中(如飛行器外流場)一般會觀察到弱震波,而在限制空間中(如噴嘴入口)有時可能會觀察到強震波。當需要滿足下游高壓條件時,則需要有強震波。除流速外,氣體壓強、密度、溫度等在經過斜震波時都會出現不連續的變化。

θ-β-M關係

使用連續性方程以及流速切向分量經過震波時不變的條件,可以得到θ-β-M關係,即θ可表示為M1、β與ɣ的函數,其中ɣ表示熱容比[1]

 

通常希望將β表示為M1與θ的函數,但推導過程更為複雜,一般會將結果製成表格或使用程序計算。

最大偏轉角

通過θ-β-M關係,可以得到給定來流馬赫數下的最大編轉角θMAX。當θ > θMAX時,斜震波不再與轉角連觸,而是會形成與轉角分離的弓形震波。對給定的θ與M1,根據θ-β-M關係可以得到兩個β角度,大的為強震波,小的則為弱震波。實驗中最常見到的為後者。

通過斜震波前後氣體壓強、密度、溫度的變化為:

 

 

 

穿過斜震波後的氣流馬赫數M2則為:

 

參考文獻

  1. ^ 存档副本 (PDF). [2013-01-01]. (原始內容 (PDF)存檔於2012-10-21). 

外部連結