front structure of impact wave 若將理想沖擊波陣面看作是一個(gè)突躍面,則在這個(gè)突躍面上介質(zhì)的狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)發(fā)生不連續(xù)的突躍變化,即波陣面上狀態(tài)參數(shù)的變化梯度是無(wú)限陡峻的。實(shí)際上,由于導(dǎo)熱性和粘滯性(內(nèi)摩擦)的影響,狀態(tài)參數(shù)的梯度不是無(wú)限陡的,即沖擊波陣面不是一個(gè)理想平面,而是個(gè)一定厚度的過渡區(qū)。
對(duì)于考慮熱傳導(dǎo)和粘滯性時(shí)沖擊波的結(jié)構(gòu)有專門的研究,利用熱導(dǎo)率和粘滯系數(shù)的分子動(dòng)力學(xué)表達(dá)式:
式中,d為沖擊波陣面的寬度;
為氣體分子的平均自由程。對(duì)于大氣壓力下的空氣,假定動(dòng)力粘度和熱導(dǎo)率的比為1,則空氣中沖擊波的寬度
厘米。根據(jù)一些實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),氦氣在25℃時(shí)傳播的沖擊波陣面的寬度和初壓的關(guān)系如表3—8所示。
P1/P0 |
P0,MPa |
寬度d,×10—5cm |
1.71 1.71 1.71 |
0.390 0.468 0.687 |
3.2 2.0 1.8 |
表3—8 氦氣在25℃時(shí)傳播的沖擊波陣面與初壓的關(guān)系
從表中可以看出過渡區(qū)是很窄的,和分子運(yùn)動(dòng)的自由路程相差不多。在研究過渡區(qū)中狀態(tài)參數(shù)時(shí),還要考慮介質(zhì)的粘性和導(dǎo)熱性。