膨张波 — CAE用语解说

冲击波和膨张波是超音速流的"转角"现象。当流路突然扩大（凸面角）时，流动加速膨张，压力、温度、密度降低——这就是膨张波（Prandtl-Meyer膨张扇）。反之，如果流路变窄（凹面角）或撞向壁面，流动减速压缩，产生冲击波。膨张波是无熵增长的等熵膨张，冲击波是熵增加的不可逆非线性压缩，本质上截然不同。火箭喷管设计（拉瓦尔喷管末端膨张部分）中使用Prandtl-Meyer膨张的计算。

膨张波本身是光滑变化（连续波），不需要处理冲击波那样的不连续性的特殊格式，相对容易处理。问题出现在"膨张波与冲击波相交的复杂流场"上。例如在超音速喷流的激波钻石结构（马赫盘）中会出现膨张扇与冲击波交替出现的复杂模式。使用可压缩CFD求解器（如Ansys Fluent的Density-Based Solver、rhoCentralFoam等）配合TVD格式可以在同一网格上处理两者，但需要高分辨率网格。这是航空发动机喷管排气流分析中常见的问题。