二维平面激波折射的理论计算方法

作     者：贾雷明 王智环 王澍霏 钟巍 田宙 Jia Lei-Ming;Wang Zhi-Huan;Wang Shu-Fei;Zhong Wei;Tian Zhou

作者机构：西北核技术研究所西安710024 清华大学工程物理系北京100084 

出 版 物：《物理学报》 (Acta Physica Sinica)

年 卷 期：2023年第72卷第6期

页      面：182-199页

核心收录：

学科分类：070207[理学-光学] 07[理学] 08[工学] 080103[工学-流体力学] 0702[理学-物理学] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 

主　　题：激波 正规/非正规折射 波系结构 理论计算 

摘      要：围绕二维平面激波与物质界面作用,建立了流场波系结构的理论计算方法.首先分析了界面两侧激波独自沿界面传播过程,识别了两类正规折射和三类非正规折射;然后,根据两侧扰动沿界面传播的相对快慢,得到了三种不同的作用情形.与已有的Catherasoo方法相比,此方法:1)考虑了激波波后紧邻波阵面流场中扰动对界面附近折射的影响,区分了扰动的强弱及其是否可以追赶上激波阵面;2)除了少数情形外,大都基于Euler方程精确解描述流场中波系相互作用.利用该方法对马赫数1.17的激波与空气/SF6界面作用进行计算,得到的波系结构与数值结果、已有实验数据基本一致,透射波阵面与水平方向夹角吻合程度优于Catherasoo结果;给出了反射波参数、界面偏折角度等,而Catherasoo方法不能计算这些参数.对于马赫数2.00的激波,通过比较不同介质密度比和界面倾角下的理论与数值结果,发现此方法对波系类型的识别比Catherasoo方法更为准确,且识别了波后强扰动追赶上激波形成三波结构的折射类型,后者无法识别此类型.上述结果表明,新方法具有良好的适用性,对波系类型的识别较已有方法的准确度更高,可获取更为丰富的波系结构信息.