椭圆内聚激波面间断化过程的激波动力学分析

针对椭圆内锥几何约束下激波的非均匀汇聚问题，利用高超声速等价原理，将三维定常椭圆内锥激波转化为二维非定常椭圆内收缩运动激波。根据激波动力学原理，发展出一种既能得到非定常激波面演变过程及参数分布，又能沿着激波面追踪扰动传播过程的“波面-扰动追踪法”。该方法不仅具有快速预测激波非均匀汇聚及其演变过程的特点，而且有助于揭示激波面从连续弯曲演变出间断的内在机理。研究表明：初始沿周向强度均匀，而几何形状偏离轴对称的椭圆内聚激波受到自身产生的非均匀“Shock-Compression”扰动，在向中心汇聚的过程中，激波强度非均匀性出现且不断加剧。由于长轴附近的激波面曲率大，激波强度增长得更快。而激波强度的非均匀性会导致扰动的聚集，使得原本连续光滑的激波面出现间断，进而将初始长、短轴附近的激波面分割为强、弱两对激波段。增大长短轴比，椭圆激波的非均匀性演化更快，激波面更早地出现间断。利用“波面-扰动追踪法”对椭圆激波汇聚过程进行分析，为解决三维定常内锥激波的非均匀汇聚问题提供了新的途径。