激波管動態(tài)壓力標(biāo)準(zhǔn)

《計量學(xué)名詞》第一版。 2100433B

由激波管產(chǎn)生階躍壓力，對壓力傳感器或壓力測量系統(tǒng)進(jìn)行檢定或校準(zhǔn)的裝置。

利用氣流通過激波時密度突變的特性，可借助光學(xué)儀器將激波形狀顯示出來或拍攝成像。飛行器在飛行中，激波的產(chǎn)生和它的形狀，對飛行器空氣動力有很大影響，一些國家對高速飛行的飛行器作了大量的試驗和研究，以便采用合適外形，推遲激波產(chǎn)生或減小波阻。激波可使氣體壓強(qiáng)和溫度突然升高，因此，在氣體物理學(xué)中常利用激波來產(chǎn)生高溫和高壓，以研究氣體在高溫和高壓下的性質(zhì)。利用固體中的激波，可使固體壓強(qiáng)達(dá)到幾百萬大氣壓（1大氣壓等于101325帕），用以研究固體在超高壓下的狀態(tài)。這對解決地球物理學(xué)、天體物理學(xué)和其他科學(xué)領(lǐng)域內(nèi)的問題有重要意義。

在實際氣體中，激波是有厚度的。在只考慮氣體粘性和熱傳導(dǎo)作用的條件下，由理論計算可知，激波的厚度很小，與氣體分子的平均自由程同數(shù)量級。對于標(biāo)準(zhǔn)狀況下的空氣，激波厚度約為10^-5毫米。在空氣動力學(xué)中常把激波當(dāng)作厚度為零的不連續(xù)面，稱為強(qiáng)間斷面。氣體經(jīng)過激波時，速度和溫度都發(fā)生突躍變化，粘性和導(dǎo)熱作用很大。在氣體溫度很高，激波很強(qiáng)的情況下，甚至氣體的熱力學(xué)平衡狀態(tài)也會遭到破壞。這種破壞過程是不可逆過程，按熱力學(xué)第二定律，氣體的熵增加，同時有很大一部分機(jī)械能轉(zhuǎn)化為熱能，這就是所謂激波損失。在超聲速流動中，一般總會產(chǎn)生激波。對于作超聲速運(yùn)動的飛行器，激波的出現(xiàn)會引起很大的阻力；對于超聲速風(fēng)洞（見風(fēng)洞）、進(jìn)氣道和壓氣機(jī)等內(nèi)流設(shè)備，在氣流由超聲速降為亞聲速時出現(xiàn)的激波，會降低風(fēng)洞和發(fā)動機(jī)的效率。所以，減弱激波強(qiáng)度以減小激波損失是實際工作中的一項重要課題。

激波可視為由無窮多的微弱壓縮波疊加而成。數(shù)學(xué)家B.黎曼在分析管道中氣體非定常運(yùn)動時發(fā)現(xiàn)，原來連續(xù)的流動有可能形成不連續(xù)的間斷面。圖1說明管道內(nèi)非定常流動中激波的形成過程。在管的左端用活塞向右推動氣體，使氣體運(yùn)動速度由零逐漸加大到，產(chǎn)生一系列向右傳播的壓縮波。在瞬間，A、B面之間為壓縮區(qū)，圖上方表示瞬間管內(nèi)氣體速度分布情況。下方的兩圖分別畫出沿管長x相應(yīng)的壓強(qiáng)p和速度的分布。由A到B，壓強(qiáng)由逐漸上升為，速度由零增大到。經(jīng)微小厚度dx的一薄層，流體壓強(qiáng)升高dp，這是一道微弱的壓縮波，向右的傳播速度為氣體速度和當(dāng)?shù)芈曀伲ㄒ娐曀伲┲汀Ｕ麄€壓縮區(qū)AB中有無窮多道壓縮波，左面的波都比右面的傳播得快，隨著波的前傳，在以后的瞬間、，壓縮區(qū)愈變愈窄。相應(yīng)的壓強(qiáng)、速度分布曲線如圖中虛線所示。最后在時刻，所有的壓縮波合在一起形成一道突躍的壓縮波——激波。經(jīng)過激波，壓強(qiáng)突然由增大到，流速由零增大。激波相對于波前氣體的傳播速度是超聲速的，激波愈強(qiáng)，傳播速度愈快；激波相對于波后氣體的傳播速度是亞聲速的。定常超聲速氣流沿凹壁流動時也會形成激波。圖2為定常超聲速流動中壓縮波疊加成激波的圖形。利用光線經(jīng)過密度不同的介質(zhì)會發(fā)生偏轉(zhuǎn)的性質(zhì)，可用光學(xué)方法對激波照相。

圖1 管內(nèi)非定常流動中激波的形成

圖2 定常超聲速流動中壓縮波疊加成激波的圖形