馬赫波與膨脹波ppt課件.ppt

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1、馬赫波與膨脹波1小擾動(dòng)影響區(qū)與馬赫錐2馬赫波3膨脹波回目錄頁(yè)回目錄頁(yè)4.3.1(1)擾源在靜止氣體中下一頁(yè)回目錄頁(yè)4.3.1(2)擾源在亞音速流場(chǎng)中下一頁(yè)回目錄頁(yè)4.3.1(3)擾源在音速流場(chǎng)中下一頁(yè)回目錄頁(yè)4.3.1(4)擾源在超音速流場(chǎng)中下一頁(yè)馬赫角回目錄頁(yè)4.3.1(5)亞音速流場(chǎng)中小擾動(dòng)可遍及全流場(chǎng),氣流沒(méi)有到達(dá)擾源之前已感受到它的擾動(dòng),逐漸改變流向和氣流參數(shù)以適應(yīng)擾源的要求;而在音速和超音速流場(chǎng)中,小擾動(dòng)不會(huì)傳到擾源的上游,氣流未到達(dá)擾源之前沒(méi)有感受到任何擾動(dòng),因此不知道擾源的存在。結(jié)論回目錄頁(yè)4.3.2(1)下一頁(yè)超音速氣流受到微小擾動(dòng)而使氣流方向產(chǎn)生

2、微小變化,擾動(dòng)的界面是馬赫波。超音速流=》氣流參數(shù)變化與方向偏轉(zhuǎn)之間的微分關(guān)系式?回目錄頁(yè)4.3.2(2)下一頁(yè)質(zhì)量守恒得切向動(dòng)量方程法向動(dòng)量方程可導(dǎo)得,回目錄頁(yè)4.3.2(3)下一頁(yè)得由再利用和可得,回目錄頁(yè)4.3.2(4)當(dāng)壁面外折一個(gè)正小角度,伴隨著流速增大,壓強(qiáng)、密度和溫度減小,氣流發(fā)生膨脹,故此時(shí)的馬赫波稱為膨脹馬赫波;當(dāng)壁面內(nèi)折一個(gè)負(fù)角,則伴隨著流速減小,壓強(qiáng)、密度和溫度增高,氣流發(fā)生壓縮,馬赫波稱為壓縮馬赫波。通過(guò)馬赫波后壁面上的壓強(qiáng)系數(shù)為回目錄頁(yè)4.3.3(1)下一頁(yè)4.3.3.1膨脹波的物理過(guò)程膨脹波是超音速氣流的基本變化之一。它是一種壓強(qiáng)下降,

3、密度下降,而流速上升的過(guò)程?;啬夸涰?yè)4.3.3(2)下一頁(yè)4.3.3.1(2)扇形膨脹波束,稱為膨脹波回目錄頁(yè)4.3.3(3)下一頁(yè)4.3.3.2超音速氣流繞外折角的精確關(guān)系式(1)據(jù)微分關(guān)系式積分回目錄頁(yè)4.3.3(4)下一頁(yè)4.3.3.2(2)置換得超音速氣流繞外折角的精確關(guān)系式如指定氣流是從的音速流開(kāi)始膨脹的:回目錄頁(yè)4.3.3(5)下一頁(yè)4.3.3.2(3)有對(duì)于空氣此時(shí)巳膨脹到壓強(qiáng)、密度、溫度均降為零的真空狀態(tài)。事實(shí)上一直膨脹到真空狀態(tài)的流動(dòng)是不可能存在的!靜溫在不斷下降==》凝結(jié)液化的問(wèn)題回目錄頁(yè)4.3.3(6)下一頁(yè)4.3.3.3超音速氣流繞小外折角

4、的近似關(guān)系式(1)臺(tái)勞級(jí)數(shù)定出回目錄頁(yè)4.3.3(7)4.3.3.3超音速氣流繞小外折角的近似關(guān)系式(2)上式即為所求的二級(jí)近似關(guān)系式§4.4正激波4.4.1正激波與基本方程組4.4.2普朗佗激波公式4.4.3正激波前后流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式回目錄頁(yè)4.4.4蘭金-雨貢紐方程回目錄頁(yè)4.4.1(1)下一頁(yè)正激波與基本方程組(1)氣流的主要參數(shù)有顯著的、突躍變化的那一個(gè)地方,稱為激波。當(dāng)激波的波陣面與來(lái)流方向垂直時(shí),稱之為正激波。超音速氣流回目錄頁(yè)4.4.1(2)正激波與基本方程組(2)動(dòng)量方程連續(xù)方程能量方程狀態(tài)方程回目錄頁(yè)4.4.2(1)普朗佗(Prandtl)激波公

5、式表明正激波前后速度的乘積是一定值,等于臨界音速的平方。超音速氣流經(jīng)過(guò)正激波后變?yōu)閬喴羲贇饬鲝膩喴羲贇饬鹘?jīng)過(guò)正激波后加速為超音速氣流的情況是不可能發(fā)生的?下一頁(yè)回目錄頁(yè)4.4.2(2)普朗佗激波公式證明:回目錄頁(yè)4.4.3(1)下一頁(yè)正激波前后流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式(1)正激波前后馬赫數(shù)之間的關(guān)系回目錄頁(yè)4.4.3(2)下一頁(yè)正激波前后流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式(2)回目錄頁(yè)4.4.3(3)下一頁(yè)正激波前后流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式(3)正激波的強(qiáng)度正激波前后熵的變化正激波前后總壓的變化回目錄頁(yè)4.4.3(4)*經(jīng)過(guò)激波熵必有所增加*馬赫數(shù)值愈大,激波突躍變化就愈強(qiáng)回目錄頁(yè)4.4.4(1)

6、蘭金-雨貢紐方程等熵關(guān)系對(duì)于弱激波,可近似按等熵關(guān)系處理蘭金-雨貢紐§4.5斜激波4.5.1平面斜激波前后流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式4.5.2激波圖線及其用法4.5.3弱斜激波的熵增及參數(shù)近似關(guān)系式回目錄頁(yè)回目錄頁(yè)4.5.1(1)下一頁(yè)平面斜激波前后流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式(1)平面斜激波回目錄頁(yè)4.5.1(2)下一頁(yè)平面斜激波前后流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式(2)平面斜激波氣流穿過(guò)斜激波時(shí)切向分速不變,只有法向分速突躍回目錄頁(yè)4.5.1(3)下一頁(yè)平面斜激波前后流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式(3)法向分速代入正激波關(guān)系式回目錄頁(yè)4.5.1(4)下一頁(yè)平面斜激波前后流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式(4)回目錄頁(yè)4.5.1(

7、5)平面斜激波前后流動(dòng)參數(shù)的關(guān)系式(5)解得由速度三角形可得回目錄頁(yè)4.5.2(1)下一頁(yè)激波圖線及其用法回目錄頁(yè)4.5.2(2)下一頁(yè)激波圖線及其用法1。方向決定激波先查(a),再查其他!取弱激波回目錄頁(yè)4.5.2(3)下一頁(yè)激波圖線及其用法2。壓強(qiáng)決定激波先查(b),再查其他!回目錄頁(yè)4.5.2(4)激波圖線及其用法3。查不到,激波離體??回目錄頁(yè)4.5.3(1)下一頁(yè)弱斜激波的熵增及參數(shù)近似關(guān)系式流動(dòng)近似是等熵的,即將穿過(guò)弱激波的壓縮過(guò)程視為等熵壓縮過(guò)程回目錄頁(yè)4.5.3(2)弱斜激波的二級(jí)近似表示式只要回目錄頁(yè)4.6.3(1)下一頁(yè)超音速風(fēng)洞吹氣式超音速風(fēng)

8、洞超音速風(fēng)

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