[发明专利]一种用于激波管的激波增强方法

权利要求书

1.一种用于激波管的激波增强方法，其特征在于，包括以下步骤：

对激波后气体的焓值进行完全气体等效假设，得出高温气体效应修正后的运动激波基本关系；

所述高温气体效应修正后的运动激波基本关系包括波后气体速度、压力、密度和声速，对激波后气体的焓值进行完全气体等效假设，得出高温气体效应修正后的运动激波基本关系为：借助预先建立的“激波马赫数-焓值-温度”平衡流数据库，得到波后气体的等效定压比热和等效比热比，并结合准一维平衡流动的守恒方程组和热完全气体的状态方程，推导出波后气体速度、压力、密度和声速的解析公式；

所述预先建立的“激波马赫数-焓值-温度”平衡流数据库包括：通过迭代计算准一维平衡流动的守恒方程组，得到不同激波马赫数的波后气体焓值和温度，利用得到的波后气体焓值和温度与激波马赫数的对应关系，建立“激波马赫数-焓值-温度”平衡流数据库；

所述借助预先建立的“激波马赫数-焓值-温度”平衡流数据库，得到波后气体的等效定压比热和等效比热比，并结合准一维平衡流动的守恒方程组和热完全气体的状态方程，推导出波后气体速度、压力、密度和声速的解析公式为：

已知初始的平面激波马赫数，从预先建立的“激波马赫数-焓值-温度”平衡流数据库中，直接得到中间量的波后气体焓值h₂^*和温度T₂^*，计算得出波后气体的等效定压比热其中h₁和T₁分别为波前气体的焓值和温度；

利用计算得出的波后气体的等效定压比热Cp₂^*计算得出波后气体的等效比热比其中R为特定气体常数；

对准一维平衡流动的守恒方程组中的波后气体焓值进行完全气体等效假设：其中h₂和T₂分别为波后气体的焓值和温度，然后联立准一维平衡流动的守恒方程组和热完全气体的状态方程，推导出波后气体速度、压力、密度和声速的解析公式；

所述高温气体效应修正后的运动激波基本关系为：

波后气体的速度为：

波后气体的密度为：

波后气体的压力为：

波后气体的声速为：

上述各式中，M_s为运动激波马赫数；u、ρ、p、a分别为气体速度、密度、压力、和声速；下标为1的参数为波前气体参数，下标为2参数为波后气体参数；“±”号中的“+”表示右行激波，“-”表示左行激波；波后气体参数中共含有三个比热比，其中γ₁为波前气体的比热比，γ₂为波后气体的比热比，通过不同组分气体的定压比热与温度的多项式公式，求出波后气体的定压比热Cp₂，再由定压比热Cp₂得出波后气体的比热比γ₂＝Cp₂/(Cp₂-R)，其中R为特定气体常数，γ₂^*为作为中间量的波后气体的等效比热比；

根据得出的所述高温气体效应修正后的运动激波基本关系得出高温气体效应修正后的激波动力学理论，所述高温气体效应修正后的激波动力学理论包括：高温气体效应修正后的CCW关系式、高温气体效应修正后的双波区关系式和高温气体效应修正后的单波区关系式；所述根据得出的所述高温气体效应修正后的运动激波基本关系得出高温气体效应修正后的激波动力学理论，所述高温气体效应修正后的激波动力学理论包括：高温气体效应修正后的CCW关系式、高温气体效应修正后的双波区关系式和高温气体效应修正后的单波区关系式为：

其中，高温气体效应修正后的CCW关系式为：

式中A为管道面积；

式中K为缓变函数，K函数和μ函数都是中间量，M_s为运动激波马赫数、γ₁为波前气体的比热比，γ₂为波后气体的比热比，γ₂^*为作为中间量的波后气体的等效比热比；

对于双波区，高温气体效应修正后的双波区关系式为：

第一族特征线：沿着

第二族特征线：沿着

对于单波区，当只有第一族特征线或第二族特征线时，高温气体效应修正后的单波区关系式为：

第一族特征线：沿着

第二族特征线：整个单波区成立；

式中，θ为激波角，是激波法向与水平方向的夹角；c为连续扰动在激波上的传播速度；高温气体效应修正后的角度υ为中间量，有

依据得出的所述高温气体效应修正后的激波动力学理论设计激波管收缩段的壁面收缩型线，并采用具有该壁面收缩型线收缩段的激波管进行激波增强。