激波 — CAE用语解释

分类: 术语表 | 2026-01-15
CAE visualization for shock wave - technical simulation diagram

激波

🧑‍🎓

老师,激波就是战斗机产生音爆的那个吧?我们用CAE来计算这个吗?


🎓

是的,当物体超过音速时,前方信息无法传播,压力、温度、密度会急剧跳跃产生不连续面。这就是激波。当马赫数超过1的超音速流中会产生激波。音爆正是传到地面的激波声。


🧑‍🎓

不连续面是指激波前后的物理量会突然改变吗?


🎓

完全正确。有一个Rankine-Hugoniot关系式,可以严格地用马赫数的函数求出激波前后的密度比、压力比、温度比。比如在马赫数为2的垂直激波中,压力会跳跃到约4.5倍,密度会跳跃到约2.7倍。


🧑‍🎓

压力增大4.5倍!这对结构的负荷一定很大。用CFD捕捉激波很困难吗?


🎓

确实困难。数值上处理不连续面容易产生振荡(Gibbs现象)。因此需要使用专门为可压缩流设计的格式,比如Roe格式或HLLC格式这样的Riemann问题近似解法,来锐利地捕捉激波。


🧑‍🎓

除了航空航天,激波分析还用在其他地方吗?


🎓

在爆炸分析中用于预测爆风传播,医学上用激波进行体外冲击波碎石术的模拟,还有高速铁路隧道内微气压波(隧道轰鸣)的问题,本质上也是激波物理。


🧑‍🎓

激波居然也是隧道轰鸣的原因!我以前都不知道听到的"轰"声背后有这样的物理。


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撰写者 NovaSolver Contributors
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