[工学]第12章非定常空气动力学3.pptVIP

第12章 非定常空气动力学(3) 小扰动传播规律 物体在作加速运动时，在迎风面会形成等熵压缩波，在背风面会形成等熵膨胀波。这种等熵波在静止空气中以音速传播。如果空气不是静止的，那么扰动速度还会叠加流体质点的运动速度。 3.2 大扰动问题 大扰动问题 大扰动的情况与小扰动稍有不同。 大扰动问题 对于不可压缩流动，大扰动可能会引起大的流动结构出现。 大扰动问题 例如，翼型突然加速或停止时，在尾部会拖出涡来（突然加速时即启动涡）。 大扰动问题 这种涡是以流体质点的速度移动的，因此是有限的。 大扰动问题 拖出来的涡向下游传播，直至被粘性耗散掉或传播至无穷远。 大扰动问题 如果是可压缩流动，大扰动会引起压缩波或膨胀波。 大扰动问题 加速在头部引起压缩波，压缩波进一步发展成激波，激波在静止空气中以超音速传播。 大扰动问题 减速在头部引起膨胀波，膨胀波进一步发展，仍然是膨胀波。 3.3 粘流问题 粘流问题 如果考虑粘性，那么粘性扰动的传播速度是有限的，无论流动是可压缩流动还是不可压缩流动，运动物体引起的粘性效应都与历史有关。 粘流问题 在圆柱绕流问题中，即使圆柱不动，在一定雷诺数下，也会出现非定常涡结构。 非等熵波与任意波的相互作用 （4）例如，激波追赶激波，追赶激波的透射波仍为激波，但反射波可以是激波，也可以是膨胀波。 激波追赶激波 非等熵波与任意波的相互作用 （4）例如，强激波追赶膨胀波，追赶激波的透射波仍为激波，但反射波可以是激波，也可以是膨胀波。 强激波追赶膨胀波 非等熵波与任意波的相互作用 （4）例如，强膨胀波追赶激波，追赶膨胀波的透射波为膨胀波，反射波可以是激波，也可以是膨胀波。 强膨胀波追赶激波 非等熵波与任意波的相互作用 （5）弱波追赶异性波，透射波的性质改变。 弱波追赶异性波 非等熵波与任意波的相互作用 （5）例如，弱激波追赶膨胀波，其透射波变为膨胀波。 弱激波追赶膨胀波 非等熵波与任意波的相互作用 （5）例如，弱膨胀波追赶激波，其透射波变为激波。 弱膨胀波追赶激波 非等熵波与任意波的相互作用 下面证明，两个异族激波相互碰撞，各自的透射波必为激波，当然中间可能出现接触间断。 非等熵波与任意波的相互作用 与状态1相连的右行激波满足（V,p为激波右边的状态） 非等熵波与任意波的相互作用 与状态1相连的左行激波满足（V,p为激波右边的状态） 非等熵波与任意波的相互作用 与状态1相连的右行膨胀波满足（V,p为膨胀波右边的状态） 非等熵波与任意波的相互作用 与状态1相连的左行膨胀波满足（V,p为膨胀波右边的状态） 非等熵波与任意波的相互作用 与状态2相连的右行激波满足（V,p为激波左边的状态） 非等熵波与任意波的相互作用 与状态2相连的左行激波满足（V,p为激波左边的状态） 非等熵波与任意波的相互作用 与状态2相连的右行膨胀波满足（V,p为膨胀波左边的状态） 非等熵波与任意波的相互作用 与状态2相连的左行膨胀波满足（V,p为膨胀波左边的状态） 非等熵波与任意波的相互作用 碰撞前，与状态1相连的右行激波；与状态2相连的左行激波。 非等熵波与任意波的相互作用 两个激波向中间走，经过激波后压力增加，因此，状态3的压力比状态1和2的压力小。 非等熵波与任意波的相互作用 碰撞后，如果与状态1相连的是左行膨胀波，与状态2相连的是右行激波，两条曲线无交点，不可能出现。 透射后，形成的流动区域的可能性 非等熵波与任意波的相互作用 碰撞后，如果与状态1相连的是左行激波，与状态2相连的是右行膨胀波，两条曲线无交点，不可能出现。 透射后，形成的流动区域的可能性 非等熵波与任意波的相互作用 碰撞后，如果与状态1相连的是左行膨胀波，与状态2相连的是右行膨胀波，两条曲线无交点，不可能出现。 透射后，形成的流动区域的可能性 非等熵波与任意波的相互作用 碰撞后，如果与状态1相连的是左行激波，与状态2相连的是右行激波，两条曲线有交点，两曲线相交于碰撞后的状态4。 透射后，形成的流动区域的可能性 3 不可压缩与可压缩非定常流动的本质区别 3.1 小扰动传播规律 小扰动传播规律 对于不可压缩理想流动，每一时刻的流动只与当时的物体边界上的速度有关，而与历史无关（即与过去的流动情况没有关系）。 小扰动传播规律 这是因为，对于不可压缩理想流动，扰动传播速度已经近似为无穷大。 小扰动传播规律 对于小扰动，扰动传播速度是音速，不可压缩流动的音速看成是无穷大。 小扰动传播规律 所以在任何时刻，物体的扰动就瞬间传遍到整个流动区域，而不需要时间积累，即与上一时刻的解无关。 小扰动传播规律 小扰动传播规律 可压缩流动的情况与不可压缩不同 小扰动传播规律 对于可压缩流动，小扰动的传播速度是音速。而可压缩流动的流动速度是音速量级，因此扰动的传播速度与流体本身的特征速度是具有相同量