【经典教材翻译】17-激波的相互作用和分离
1激波相互作用和分离激波许多超音速应用涉及斜激波。这些包括从实体墙上反射的激波、激波的交叉、高速车辆产生的激波等。2激波从墙面反射第一个应用是斜激波以角度β冲击墙面，如图37所示。这个斜激波可能是由于在马赫数M1的超音速流动中放置了一个楔形物而产生的。流动被偏转了一个角度θ。底部的墙面将流动重新导向水平方向。这产生了一个反射激波，它与墙面成β'的角度。虽然流动偏转角度相等但方向相反，但反射波的角度不一定等于入射波的角度。它们只有在波是马赫波并且没有偏转流动时才会相同。每波前的马赫数不同，因此对于类似的转向角度，斜波角度也不同。入射激波是在马赫数为M1的流动中产生的，而反射激波是在马赫数为M2的地方产生的。图37：激波从墙面反射可以通过依次将前面的斜波结果应用于两个波，轻松计算出图示的流动特性和压力分布。3两个激波的交叉当两个激波以图38所示的角度相互交叉时，就会发生两个激波的交叉。如果激波的强度相等，相互作用就像每个激波都从流动的中心线反射一样，实际上这是一条流线。流线总是可以被当作墙面来对待，以便计算过程与单个激波反射相同。图38：两个对称激波的交叉当激波的强度不相等时，流场就会失去对称性。在相互作用的下游出现了一个新的特征，如图39所示。这被称为滑流流SlipStream。这将流动分为两部分-(1)顶部激波处理过的流动和(2)底部激波处理过的流动。滑流流是这样的，即压力P3和流动角度δ在其中连续。密度、温度和其他属性将是不同的。要解决这种情况，需要一个迭代过程，以便滑流两侧的压力相等。图39：两个非对称激波的交叉4强解-分离激波另一个情况是流动冲击一个物体，其前端是这样的，使得θ>θmax（其中θmax是前一节中计算的斜激波允许的最大流动偏转角度）。在这种情况下，激波不附着在前端，而是远离它-即，它是分离的Detached，如图40所示。激波不再是一条直线，而是弯曲的，其形状和强度取决于M1和物体的几何形状。在中心线上，激波是一个正常激波在a处。远离中心线，激波减弱，并在d处接近斜波。从a到d存在一系列强激波解。图40：楔形物前的分离激波这种激波波解的组合使得激波下游的流场有些复杂。正常激波下游的流动是亚音速的。因此，在激波下游的中心线附近有一个亚音速流动区域。这个区域的范围取决于物体的几何形状和自由流马赫数。远离中心线，激波最终达到一个带有后方超音速流动的弱斜波解。一个声速线将超音速流动与亚音速区域分开。如果物体是钝的，如图41所示，那么在所有马赫数下激波都是分离的。图41：钝体前的分离激波物体和激波之间的距离称为激波立距ShockStandOffDistance，它随着马赫数的减小而减小。可以使用CFD技术或实验测量来计算这个距离。5马赫反射在许多应用中，激波在实体表面上的简单反射并不发生。当下游的马赫数M2是这样的，即不可能有弱斜激波解时，就会发生这种情况。在这些情况下，激波的反射不是在实体墙上发生的，而是在一定距离之外。如图42所示。现在流动中有一个三重点，然后是滑流流。这种现象称为马赫反射MachReflection。同样需要通过迭代计算属性，直到三重点背后的压力在两个下游区域相等。图42：马赫反射来源：CFD饭圈
