什么叫做扰动波?

2024-05-19 23:26

1. 什么叫做扰动波?

大家知道,船在水中行驶会激起波浪,逐渐向外传播。飞机在飞行中也同样随时扰动周围的空气,使空气的压力、密度也随之发生相应的变化,并不断向外传播。在扰动传播的过程中,已被扰动的空气,与未被扰动的空气之间有一个分界面,我们把这个分界面叫做扰动波。因为飞机的速度有快有慢,所以扰动空气有强有弱,扰动波也有强有弱。波面前后压力有显著差别的,叫强扰动波,也叫激波。波面前后压力差别非常微小的,叫弱扰动波。
我们平常听到的飞机飞行的声音就是弱扰动波所产生的,也是通常我们讲的音波。
弱扰动波的传播速度就是音速,强扰动波的传播速度就是超音速。飞机的飞行速度在低于音速时所产生的弱扰动波在气流中的传播,就象石头投到水里一样向四面扩散,飞机前后的空气的压力差别较小。而飞机作超音速飞行时,机头、机翼、机身、机尾等处都会引起周围空气发生急剧的压力变化,产生强烈的前激波和后激波。当前激波经过时,空气压力突然增高,经过之后压力随即平稳下降,以至降到大气压力以下。然后当后激波经过时,压力又突然上升,逐渐恢复到大气压力。前后两个激波经过时的间隔约为0.12~0.22秒。如果飞行的飞行高度不太高,我们就可以在激波经过瞬间,听到好似晴天霹雳的雷声或象炮弹爆炸的声音,这就是超音速飞机飞行中的所谓“爆音”。由于有前后两个激波,所以我们能够听到短促的两声爆音。
爆音与飞行高度、速度有关。在同样飞行速度下,飞行高度低,地面受激波就强,反之就弱。同样,在高度相等,飞行速度越大,激波越强,反之就小。如果在低空作超音速飞行时,产生的爆音能震塌建筑物。

什么叫做扰动波?

2. 什么叫做扰动波?

音速(velocity
of
sound,sonic
speed),也叫声速,声速是介质中微弱压强扰动的传播速度,其大小因媒质的性质和状态而异。空气中的音速在1个标准大气压和15℃的条件下约为340米/秒。
超音速就是指速度超过声音在空气中的传播速度,就是速度大于空气在标准速度是在15℃(气温)的海平面测试声音在空气中传播的速度(在水中或其他介质中速度不同)340米/秒。
声速顾名思义即是声音的速度,为声音系以波的形式传播,与一般所理解物体的速度是不同的,所以与其将音速称为声音的速度,倒不如将音速视为波传递速度的指标,音速与传递介质的材质状况有绝对关系,而与发声者本身的速度无关,而发声者与听者间若有相对运动关系,就形成了都卜勒效应;也由此观点,穿/超音速时的诸多物理现象,其实与声音无关,而是压缩波密集累积所产生的物理现象。
声音的产生
一般说来,音速与介质的性质和状态有关。在压缩性小的介质中音速大于在压缩性大的介质中的音速。介质状态不同,音速也不同。音速的数值在固体中比在液体中大,在液体中又比在气体中大。音速的大小还随大气温度的变化而变化,在对流层中,高度升高时,气温下降,音速减小。在平流层下部,气温不随高度而变,音速也不变,为295.2米/秒。空气流动的规律和飞机的空气动力特性,在飞行速度小于音速和大于音速的情况下,具有质的差别,因此,研究航空器在大气中的运动,音速是一个非常重要的基准值。
音速不是一个固定的值。在干燥空气中,音速的经验公式是:
音速
u=331.3+(0.606c)m/s(c=摄氏气温)
常温下(15℃),音速为
u=331.3+(0.606x15)=
340.4m/s,这就是为什么都说音速是
340m/s
(1225km/h)的缘故。潮湿空气的音速略有增加,但是幅度不到0.5%,大多数场合可以忽略不计。对于华氏气温,可以用公式换算:
f=9c/5+32(c=摄氏气温)。
国际标准大气isa规定:
在对流层中(0~11000m),海平面的气温为
15℃,气压
pa,空气密度1.226kg/m3,海拔每升高1000m,气温下降
6.5℃。
利用上面的公式计算不同海拔的气温,再综合前面的音速经验公式,就可以推算不同海拔的音速了。
声音在15℃的空气中的速度是340米每秒,大约是1224千米每小时。超音速是指速度比340米每秒大的状态,小于340米每秒的速度称作亚音速,等于340米每秒的速度为穿音速,声音的速度会因为气温的不同或气压的不同,而有所不同。音速的单位叫马赫(mach),一倍音速叫1马赫,2倍就叫2马赫。