一道看不见的“空气墙”以超过音速的速度撞向边界,会发生什么? 这段粒子模拟清晰地

信鸿谈生活 2026-02-10 11:01:33

一道看不见的“空气墙”以超过音速的速度撞向边界,会发生什么? 这段粒子模拟清晰地展示了高速气流中激波的产生与演化过程。 在一个矩形区域中,代表气流的粒子从左向右稳定流动。当它们遇到中央的楔形体障碍物时,流动状态发生了剧变。 随着流速增加,在楔形体尖端前方和两侧,粒子被急剧压缩、堆积,形成一道高密度、高亮度的斜激波。这堵移动的“压缩空气墙”,便是超音速世界中典型的激波现象。 随后,激波向四周传播,直至抵达模拟区域的边界。此时,现象变得尤为关键:激波并未消失,而是在边界处发生了复杂的反射与相互作用。 在理想情况下,激波反射后传播方向会发生清晰改变。然而在更常见的复杂场景中——例如来流速度极高或角度较大时——反射结构会演变为更复杂的形态,如产生近乎垂直于边界的强压缩区域(即“马赫反射”)。 这一基础模拟所揭示的原理,正是当代高超音速技术(如飞行器、导弹)研发中的核心课题之一。理解激波如何产生、传播及其与边界的相互作用,是驾驭5倍音速以上飞行的物理基石。 从基础物理现象到尖端工程应用,科学探索往往始于对简单过程的深入洞察。

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