空气动力学 北航 第6章.pptVIP

空气动力学基础 第六章高速可压流动基础 6.6、激波 然后计算切向动量关系。由切向的动量积分方程得到（在14和23面上无压差） 由此得到 这说明，气流越过斜激波时，切向分速是不变的。可以把斜激波看作为由正激波的流场与一股平行于激波面的直匀流场相迭加而成。通过斜激波阵面，气流法向分速发生了突变，切向分速不变，波后的气流与物面平行。因此对于给定的来流Ma1，其法向分速发生多大突变，决定于物面的斜角δ。这样，可得 6.6、激波 如果尖劈半顶角δ是无限小，显然这个很薄的尖劈对超声速气流造成的扰动一定是微弱扰动，扰动波必是马赫波，扰动角必是马赫角。随着尖劈角δ的增大，β亦逐渐增大。δ愈大，β也愈大。由此看来，就正激波而言，只要Ma1确定，诸参数的增量就定了；而对斜激波而言，则需要由Ma1及δ两个参数确定激波斜角β，然后再根据β所确定的激波强度，来确定其它物理量的改变量。 由法向动量积分方程得到 6.6、激波 由绝热运动的能量方程得到 由于 消去Vt，有 这里，T0n为不计Vt的总温。表示仅计及法向速度的部分总温。与之相对应的临界声速为 6.6、激波 根据法向运动的守衡关系，得到 由此导出 再由动量积分方程，得到 6.6、激波 压强与密度比的关系不变，有 代入，得到 密度比为 6.6、激波 温度比 总压比为 熵增量为 6.6、激波 波后Ma数为 经过斜激波，切向速度不变，总温不变。 由压强比的公式可见，对于给定的来流Ma数，激波强度与激波角有关，激波角越大，激波强度越大。当激波角等于90度时，激波强度最大这说明，正激波是最强的激波。 6.6、激波 另一个极端是弱激波，激波强度趋近零，有 说明，在给定Ma数下，最弱的激波是马赫波。 现在利用几何关系确定激波角与气流折角的关系 6.6、激波 化简得到 根据几何关系，得到 代入上式，解出 6.6、激波 6.6、激波 6.6、激波 （1）对于给定Ma1和δ的情况，都有两个不同的β、Ma2等值。原因是：对于一定的Ma1，气流经过正激波时，方向不变，即δ=0°：而气流经过马赫波（无限微弱的压缩波）时，仍然δ=0°。因此，当激波斜角β由马赫角μ增大到90°时，中间必存在某个最大折角δmax当激波斜角β由μ开始逐渐增大时，δ相应地由0°逐渐增到δmax；而β继续增大到90°时气流折角δ却相应地由δmax逐渐减小 （2）在同一Ma1之下，一个δ值对应着两个ββ大者，代表较强的激波，称为强波；β小者，代表较弱的激波，称为弱波。 6.6、激波 图中的虚线表示对应于δmax各点的联线，这条虚线把各图分成两部分，一部分是强波，一部分是弱波。实际问题中出现的究竟是强波还是弱波，由产生激波的具体边界条件来确定。根据实验观察，方向决定的斜激波，永远是只出现弱波，不出现强波。 在超声气流中产生激波存在三种情况。 （1）由气流折转所确定的激波 在超声速气流中，放置一块尖劈，尖劈的斜面把气流通道挤小了，气流受到压缩，发生激波。这是的激波是被斜面的角度所确定。 6.6、激波 （2）由压强条件确定的激波 在自由边界上由压强条件所确定的激波。例如超声速喷管出口的压强当低于外界大气压强时，气流将会产生激波来提高压强。 6.6、激波 （3）壅塞激波 在管道中（如超声速风洞和喷气发动机的管道中），可能发生一种的壅塞现象。那是管道某个截面限制了流量的通过，使上游的部分来流通不过去。这是会迫使上游的超声速气流发生激波，调整气流。这种激波既不是由方向所规定，也不是由反压所规定。 5、离体激波 在斜激波曲线图中，对于给定的Ma1，经过一道斜激波，气流的转折角存在一个最大值。即使对于Ma1趋近于无穷大的情况，最大的气流折角也不过45.58度。 6.6、激波 当Ma1趋近于无穷大时，有 如果在某一Ma数下，物面要求的气流折角大于该Ma数下的最大折角，无解。这说明，在这种情况下气流产生一道斜激波是不可能绕过物体的。实验发现，这时在物体头部出现离体激波，波阵面是弯曲的，呈弓形状态，名为弓形激波，中间是正激波，两边是弯斜的。激波位置离物体头部存在一定的距离。 6.6、激波 来流Ma数越大，越靠近物体。 6、激波内部结构 把激波当作没有厚度的突跃面（间断面）看待，在处理一般流动问题是可以的，不会造成较大误差的。当就其内部结构而言，激波是存在厚度的，这是因为速度经激波存在突跃，如果激波厚度为零，则速度梯度应无穷大. 6.6、激波 突破音障 的战斗机 6.6、激波 突破音障 的战斗机 6.6、激波