气体动力学基础.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * (6) 喉部音速，其余亚音速 (6) 全部亚音速，先膨胀后扩压 * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * §6.4.2 激波前后气流参数的变化 二、斜激波前后气流参数的变化 钝头体前的激波结构 激波对翼型压力分布的影响 激波与边界层相互作用 激波与涡的相互作用 叶栅流道内的激波结构 激波反射与相交 §6.5 变截面管流(6.4) 一、气流速度与通道截面之间的关系 由连续方程 运动方程 §6.5 变截面管流 一、气流速度与通道截面之间的关系 §6.5 变截面管流 一、气流速度与通道截面之间的关系 面积变化与速度变化之间的关系： 1） 与不可压缩流动情况相同 喷管 扩压器 §6.5.1 气流速度与通道截面之间的关系 2） 与不可压缩流动情况相反 喷管 扩压器 原因？ §6.5.1 气流速度与通道截面之间的关系 密度下降率比速度增加率大 密度下降率比速度增加率小 §6.5.1 气流速度与通道截面之间的关系 3） §6.5.1 气流速度与通道截面之间的关系 喷管 扩压器 使高温高压气体的热能经降压加速转换为高速气流的动能 通过减速增压使高速气流的动能转换为气体的压强势能和内能 要用喷管得到超声速气流，除去必须保证在喷管的进口和出口有足以产生超声速气流的压强差之外，还必须具备适合于气流不断降压膨胀加速的管道截面变化，即管道要先逐渐收缩，使亚声速流逐渐加速，在喉部达到声速，而后管道便逐渐扩张，使气流继续加速成超声速流。这种缩放形的超声速喷管叫拉瓦尔喷管。 §6.5.1 气流速度与通道截面之间的关系 收缩形喷管的出口气流速度最高只能达到当地声速。 §6.5.1 气流速度与通道截面之间的关系 从截面的变化趋向看，扩压器是喷管的逆转。但是，扩压器内的增压减速过程并不简单地等于喷管内降压加速过程的逆转。 二、喷管 1、收缩喷管： 1）出口的流速和流量 §6.5 变截面管流 1）收缩喷管出口的流速和流量 §6.5.2 喷管 当p1等于临界压强pcr时，收缩喷管的流量达到最大值 ，这时喷管出口气流达到临界状态Ma=1. 收缩喷管出口气流的临界速度和临界流量（也即最大流量）分别为: 由此可见，对于给定的气体，收缩喷管出口的临界速度决定与进口气流的滞止参数，经过喷管的最大流量决定于进口气流的滞止参数和出口截面积。 1）收缩喷管出口的流速和流量 2）收缩喷管变工况流动分析 §6.5.2 喷管 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: i) 喷管内无流动 2）收缩喷管变工况流动分析 §6.5.2 喷管 ii) --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。 2）收缩喷管变工况流动分析 §6.5.2 喷管 iii) -- 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。 2）收缩喷管变工况流动分析 §6.5.2 喷管 iv) -- 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。 2）收缩喷管变工况流动分析 §6.5.2 喷管 2、缩放喷管 1）出口流速和流量 面积比公式 §6.5.2 喷管 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 2、缩放喷管 §6.5.2 喷管 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。 2、缩放喷管 2）变工况分析 §6.5.2 喷管 在缩放喷管的变工况流动中，划界的压强比有三个： 1）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。 2）、缩放喷管变工况分析 §6.5.2 喷管 2）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。 2）、缩放喷管变工况分析 §6.5.2 喷管 3）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。 (1) 出口外以