front structure of impact wave 若将理想冲击波阵面看作是一个突跃面,则在这个突跃面上介质的状态和运动参数发生不连续的突跃变化,即波阵面上状态参数的变化梯度是无限陡峻的。实际上,由于导热性和粘滞性(内摩擦)的影响,状态参数的梯度不是无限陡的,即冲击波阵面不是一个理想平面,而是个一定厚度的过渡区。
对于考虑热传导和粘滞性时冲击波的结构有专门的研究,利用热导率和粘滞系数的分子动力学表达式:
式中,d为冲击波阵面的宽度; 为气体分子的平均自由程。对于大气压力下的空气,假定动力粘度和热导率的比为1,则空气中冲击波的宽度 厘米。根据一些实验数据,氦气在25℃时传播的冲击波阵面的宽度和初压的关系如表3—8所示。
P1/P0 |
P0,MPa |
宽度d,×10—5cm |
1.71 1.71 1.71 |
0.390 0.468 0.687 |
3.2 2.0 1.8 |
表3—8 氦气在25℃时传播的冲击波阵面与初压的关系
从表中可以看出过渡区是很窄的,和分子运动的自由路程相差不多。在研究过渡区中状态参数时,还要考虑介质的粘性和导热性。