冲击波的基本方程和特征

1.冲击波基本方程

为了对冲击波进行定量分析，就要确立冲击波的参数，这些参数之间的关系表现在冲击波的基本方程中。如果已知未扰动介质的压力、密度、温度、介质位移速度，则可以借助这些基本方程计算出冲击波波阵面上的相应参数和冲击波波速c，以及冲击波波阵面上介质的声速c1。

根据质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律，推导出冲击波基本方程（该方程仅适用于理想气体）如下：

式中，c为冲击波波速，m/s；u1为介质移动速度，m/s；ρ0、ρ1为介质扰动前后的密度，kg/m3；c1为扰动介质中的声速，m/s；T0、T1为介质扰动前后的温度，K；p0、p1为介质扰动前后的压力，Pa；v0、v1为介质压缩前后的比容，分别等于1/ρ0、1/ρ1；K为绝热指数，K=cp/cv，cp、cv分别为介质的质量定压热容和质量定容热容。

2.冲击波特征

冲击波具有以下典型特征：

（1）冲击波的波速对未扰动介质而言是超声速的。

（2）冲击波的波速对波后介质而言是亚声速的。(www.xing528.com)

（3）冲击波的波速和波的强度有关。

（4）冲击波波阵面上的介质状态参数的变化是突跃的，其强度和对应的波速将随传播距离增加而衰减。

（5）冲击波通过时，静止介质将获得流速，其方向与波传播方向相同，但流速小于波速。

（6）冲击波对介质的压缩不同于等熵压缩。

（7）冲击波以脉冲形式传播，不具有周期性。

（8）当很强的入射冲击波在刚性障碍物表面发生反射时，其反射冲击波波阵面上的压力是入射冲击波波阵面上压力的2倍。