激波可视为由无穷多的微弱压缩波叠加而成。数学家B.黎曼在分析管道中气体非定常运动时发现,原来连续的流动有可能形成不连续的间断面。图1说明管道内非定常流动中激波的形成过程。在管的左端用活塞向右推动气体,使气体运动速度由零逐渐加大到,产生一系列向右传播的压缩波。在瞬间,A、B面之间为压缩区,图上方表示瞬间管内气体速度分布情况。下方的两图分别画出沿管长x相应的压强p和速度的分布。由A到B,压强由逐渐上升为,速度由零增大到。经微小厚度dx的一薄层,流体压强升高dp,这是一道微弱的压缩波,向右的传播速度为气体速度和当地声速(见声速)之和。整个压缩区AB中有无穷多道压缩波,左面的波都比右面的传播得快,随着波的前传,在以后的瞬间、,压缩区愈变愈窄。相应的压强、速度分布曲线如图中虚线所示。最后在时刻,所有的压缩波合在一起形成一道突跃的压缩波——激波。经过激波,压强突然由增大到,流速由零增大。激波相对于波前气体的传播速度是超声速的,激波愈强,传播速度愈快;激波相对于波后气体的传播速度是亚声速的。定常超声速气流沿凹壁流动时也会形成激波。图2为定常超声速流动中压缩波叠加成激波的图形。利用光线经过密度不同的介质会发生偏转的性质,可用光学方法对激波照相。
图1 管内非定常流动中激波的形成
图2 定常超声速流动中压缩波叠加成激波的图形