流体力学|14膨胀波和激波-3
导读：简要介绍膨胀波和激波。首先介绍声波和压力波，然后分别介绍压缩波、膨胀波和激波的产生原理和特点。最后在几种超声速流动中具体分析膨胀波和基波与流动的关系。
该主题分三部分，本最后聊一聊几种超声速流动的例子。
这是爆炸的场景，如果我们仔细看，除了爆炸产生的火光和烟尘，还可以看到一个快速向外扩展的球面波，这个波是激波。
一开始，碎片和烟尘速度大于球面激波，很快激波的速度就超过了它们，激波以超音速向外扩展，随着它的减弱，速度逐渐下降的音速。我们听到的巨大的爆炸声基本是源于一道扫过耳朵的激波。如果激波不是球面的，而是一维无粘传播的，它的强度就不会下降。有一种实验装置叫激波管，是一根两端封闭的管子，中间用易破的薄膜隔开。在左侧充入高压气，当膜破裂时，产生一道向右的激波和一系列向左的膨胀波。向右的激波相对播前气体以超音速传播，使右半部压力上升。向左的膨胀波则以音速传播，使左半部压力下降。高低压气流的接触面的运动速度则由两部分的压差决定，一般比音速要小。飞机以超音速飞行时，产生的激波会延伸到很远的距离。这是利用空气密度变化对光的折射率的不同而拍出的照片。一般飞机上最强的两层激波分别位于机头和机尾。机身部分也会产生一些激波和一系列的膨胀波。当飞机以超音速飞过时，人会听到一声巨响，就是所谓的音爆。这一声巨响，一般包含两次激波和一些膨胀波，可能有复杂的不行。不过，由于激波掠过速度很快。听到的通常只有一声。
这种进气道常称为外压式进气道，因为激波主要产生在进气道的外部，压缩也主要在进气道外部完成。
它波系示意图是这样的，是通过三道激波气流减速为亚音速的。一种优化设计是把中心锥变成曲面，这样前两道斜激波都变成了一系列压缩波。同样的减速，多道压缩波的损失，比一道激波要小，可以减小流动损失。可以看到轨迹有周期性的结构，这种情况在火箭和超音速战斗机的喷口外经常可以见到。这种流动是因为气流在出口处的压力比大气压高而产生的，在射流边界上交替产生压缩波和膨胀波，在射流中心则沿流向周期性产生正激波。这些正激波也称为马赫盘，在其后面会有一个小的亚音速区。
