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滞止参数和临界状态参（二）介绍临界状态参数定义及其应用01临界状态参数的定义02临界状态参数的应用032/3204临界状态参数为了知道在什么条件下加速气流才会达到或超过音速，必须弄清临界状态参数这个概念。从绝对情况下的能量方程式0102可看出，在绝能流动中，如果气流加速，即气体的动能增大，则气体的焓必然减小，也即气体温度要降低。由于气体的音速(a=与气体的温度有关，因此，在气流加速过程中，随着速度的不断增大，音速将不断减小。于是必然会出现这样一种特殊情况，即气流速度增大到某一数值时，正好与气流中的音速相等，这时气流数正好等于1。数等于1时的气流速度叫做临界速度，以符号y临表示；这时的音速叫做临界音速，以符号表示。与临界速度相对应的管道截面、气体压力、温度和密度分别叫做临界截面、临界压力、临界温度和临界密度，并分别用、、、表示。计算临界速度或临界音速的公式，可根据能量方程推导出来，写出起始截面到临界截面的绝能情况下的能量方程。将C代入上式，得移项得因故移项得或于是这就是计算临界速度或临界音速的公式。由上式可以看出，临界速度(或临界音速)的大小取决于气体的总温。在绝能流动中，气体总温不变，所以临界速度(或临界音速)也不变。这就是和音速不同的地方。音速的大小决定于气体的温度T，在绝能流动中，气体温度一般是变化的，所以音速也是变化的。在临界情况下，气流的数等于1，将=1代入相关公式，即可求出临界温度比，临界压力和临界密度比。它们分别为由上表看出：要使气流速度增大到临界速度(即出现临界状态)，开始膨胀时气体的总压与膨胀后气体静压之比()，必须等于或大于临界压力比。对空气来说，≥1.893。三、极限速度由总焓的表达式可知，气体在绝能流动过程中，随着气流的焓(或温度)不断降低，速度逐渐增大；当焓下降为零，即绝对温度下降到绝对零度的极限情况时，气流的焓全部较变为动能，气流速度将达到最大值，这时，要想进一步再增大气流的速度就示可能了。这个最大的气流速度就称为极限速度用表示。显然，在上式中，令，则由得到用代入上式，可得实际上不可能使气流达到极限速度，因为任何气体在达到绝对零度以前早就液化了。极限速度仅是一种假想的最大速度的极限值。从上式看出，极限速度的大小只取决于气体的性质和总温，在绝能流动过程中，它是一个不变的常数。因此，它仅仅是研究问题的一个参考量。这一点将在下面的分析中涉及到。速度系数数的定义是速度与当地音速的比值，即。在音速不变的条件下，例如，飞机在某一高度飞行，该高度上空气温度为一定值，根据，音速也为一定值，因此数的大小可以直接说明气流速度的大小。已知数后，要计算气流速度，必然知道当地的音速或静温。当气体在管道中流动时，在管道各个截面上的音速，由于温度不同而不同，所以用数就不能直接说明气流速度的大小了。另外，当气流速度由零增加为极限速度时，音速下降为零，数趋于无穷大，这样，用数作图表画曲线就很不方便。为了研究和计算问题方便，气体动力学中除了要用气流数来研究气体流动问题外，有时，还用另一个性质与气流数相似的物理量——速度系数来研究气体流动问题。气流速度与监界音速的比值，叫做速度系数，用符号表示，即01以绝能流动中，临界音速是只和总温有关常数。因此，数的大小就直接反映的大小，已知数，要计算气流速度，只需乘以一个常数就行.另外,当时数不象数那样趋向无穷大，而是保持为一个定值，即02这样，就避免了作图表画曲线的困难。数和数之间有确定的对应关系，这种关系可推导如下：根据的定义式，则将前面两式代入上式，得