气体一维流动.pptVIP

7.5 变截面管流 7.5 变截面管流 收缩喷管变工况流动分析 根据临界压强比 可以将收缩喷管的变工况流动分为以下几种流动状态: 1 喷管内无流动 7.5 变截面管流 2 --亚临界流动 喷管内的流动都是亚声速流,气体在喷管内得到完全膨胀。喷管出口亚音速。 7.5 变截面管流 3 -- 临界流动 这时喷管内的流动都是亚声速流，但出口截面气流达临界状态。气体在喷管内仍可得到完全膨胀。 7.5 变截面管流 4 -- 超临界流动 这时整个喷管的气体流动与临界流动完全一样 ,由于出口的气流压强高于环境背压，气体在喷管内没有完全膨胀，故称膨胀不足，气体流出喷管后将继续膨胀。但流量不再增加。 7.5 变截面管流 7.5 变截面管流 缩放喷管 7.5 变截面管流 出口流速和流量 面积比公式 如果喷管内的气流是在设计工况下得到完全膨胀的正常流动，则喷管出口的气流速度仍按式（6－37）计算 7.5 变截面管流 喷管的截面积随无量纲速度的变化规律可以由连续方程求得 要得到某一马赫数的超声速气流，所需的面积比是唯一的，而与这个面积比相对应的压强比也是唯一的。 7.5 变截面管流 变工况分析 在缩放喷管的变工况流动中，划界的压强比有三个： 设计工况下气流在喷管中作正常完全膨胀时出口截面的压强比。 气流在喷管中作正常膨胀、但在出口截面产生正激波时波后的压强比。 喷管中的气流恰在喉部达到声速、其余全为亚声速时出口截面的压强比。 7.5 变截面管流 喷管内膨胀不足 设计工况 膨胀过度，出口出现斜激波 出口正激波 正激波内移减弱，波后扩压，波前正常膨胀 喉部音速，其余亚音速 全部亚音速，先膨胀后扩压 小结 微弱扰动的一维传播　声速　马赫数 微弱扰动在空间的传播　马赫锥 气流的特定状态和参考速度　速度系数 正激波和斜激波 变截面管流 思考题 什么是音速？音速有何特性？ 什么是马赫数？马赫数的物理意义是什么？ 马赫数与速度系数有何异同？ 什么是激波？激波有哪些种类？ 正激波前后气流速度之间有何关系？ 作业：6－2， 6－5，6－12 7.4 正激波与斜激波 正激波的形成 （0 t1） 7.4 正激波与斜激波 后面的微弱压缩波总比它前面的微弱压缩波传播得快 7.4 正激波与斜激波 （t1 t2） 7.4 正激波与斜激波 （t2 t3） 这种突跃的压缩或强压缩波便是激波，激波是无数微弱压缩波相交而叠加的结果。 7.4 正激波与斜激波 激波的厚度 在工程上通常把激波视为没有厚度的流动参数的突跃面或间断面，也称作强突跃面或强间断面。 实际上激波是有厚度的，流动参数是连续变化的。实测表明激波的厚度非常小。 激波的厚度只有几个分子的平均自由行程。此外，激波的厚度还随马赫数的增大而迅速减小。 7.4 正激波与斜激波 蓝金—许贡纽（Rankine-Hugoniot)公式 在某瞬时t，激波推进至2-2截面，又经?t时间，推进至1-1截面，两截面间距离为?x。 选取1-1、2-2二截面和他们之间的管壁为控制面。对其应用积分形式的基本方程。 连续性方程： 7.4 正激波与斜激波 动量方程： 7.4 正激波与斜激波 联立求解得： 能量方程： 7.4 正激波与斜激波 完全气体蓝金-许贡纽公式 7.4 正激波与斜激波 经过激波的密度突跃和温度突跃只决定于压强突跃 7.4 正激波与斜激波 正激波前后气流参数的变化 7.4 正激波与斜激波 连续方程： 动量方程： 能量方程： 7.4 正激波与斜激波 普朗特激波公式 正激波后气流永远为亚声速流 7.4 正激波与斜激波 7.4 正激波与斜激波 正激波前后气流参数比都只决定于波前的无量纲速度Ma1以及完全气体的绝热指数γ。 标志激波强度的压强比几乎与波前马赫数的平方成正比。这就是说，来流马赫数的高低同样是激波强弱的重要标志。来流马赫数越高，突跃变化越大，激波越强；反之亦然。 激波气流的能量损失问题 7.4 正激波与斜激波 突跃变化是在极短的距离和时间迅速完成的 过程绝热 总焓不变 粘性、导热 不可逆的能量转化和传递存在 做功能力下降 熵增 突跃压缩＝绝热非等熵过程 能量的耗散损失 认为是一种阻力损失 波阻 随着超声速来流马赫数Ma1的增大，经过激波的熵增也逐渐增大。经过激波机械能的损失越大，总压比越小。 斜激波的形成 7.4 正激波与斜激波 超声速气流沿内折转一微小角度dθ的内凹壁面流动时产生的马赫波是微弱压缩波。气流越过微弱压缩波的流动为等熵的压缩过程。 7.4 正激波与斜激波 超声速气流经过每一个扰动点，都要产生一道微弱压缩波。气流越过这一系列的微弱压缩渡时，其速度逐渐降低，而压强、密度和温度逐渐升高，气流的马赫数逐渐减小，而马赫角逐渐增大。 7.4 正激波与斜激波 由于往下游