飛機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)ppt課件-資料下載頁

　　

【正文】 010212 ?????ppRSSρ 1 ρ 2 V1 V2 T1 T2 p1 p2 A1 A2 激波 dx→0 112112 ????pppppP?7)熵與總壓關(guān)系 : ?8)熵與 激波強(qiáng)度 關(guān)系 激波強(qiáng)度 P規(guī)定為通過激波的壓強(qiáng)增量與波前壓強(qiáng)之比 。 ?9)波后馬赫數(shù) 11212212122?????MaMaMaggg參數(shù)與 Ma1數(shù)關(guān)系 當(dāng) M11時(shí)，熵增量總是正的；而當(dāng) M11時(shí)， 熵增量總是負(fù)的。對(duì)完全氣體而言，只有在 超音速流中才可能產(chǎn)生激波，而在亞音速流 中根本不可能產(chǎn)生激波。 激波 EXIT Ma1＞ 1 p02 p1 例 ? 管內(nèi)超音速流速測(cè)量 。 氣體的絕熱指數(shù) γ =， 測(cè)得 p1=㎡ , 激波后總壓 p02=50kN/㎡ ,溫度 T2=℃ ,求 Ma1,V1 ? 解：由給定參數(shù)得： :p1/p02= 查附表 5得： Ma1=， T2/T1=,故得 : T1=（ 273+） /=293K=20℃ C1=（ γ RT1） 1/2= （ m/s） , V1=c1Ma1= （ m/s） 激波 EXIT T02 V2 V1 超音速飛機(jī)等速飛行 。 空氣 cp=1006J/kgK正激波進(jìn)入超音速擴(kuò)壓器 ,測(cè)得 V2=260m/s,T02=400K,求 ① p02/p01； ② V1； ③ 若 T02不變 ,V2增加到多大時(shí) ,擴(kuò)壓器前不出現(xiàn)正激波 。 ? 解： ① 由 cpT02= cpT2+V22/2得： T2=, c2=(γ RT)1/2=384m/s,得 :Ma2=V2/c2= 由正激波表可得 Ma1=, T2/T1=, p02/p01= ? ② 可算出 :c1=c2(T1/T2)=,V1=c1Ma1=? ③ 當(dāng) Ma1≤ 1時(shí)不出現(xiàn)正激波 ,臨界值為 Ma1=1,有 : T2/T02=[1+(γ 1)/2]1=,T2= 利用能量方程得 : V2=[2cp(T02T2)]1/2=, 即 V2＞ ,發(fā)動(dòng)機(jī)前不出現(xiàn)激波 。 例 激波 EXIT 斜 激波 1． 由方向決定的激波 ? (1)物理圖畫 ? 不同頭部形狀的繞流物體，在作超聲速飛行時(shí)，所產(chǎn)生的激波形狀是不同的。如對(duì)于一個(gè)具有菱形機(jī)翼形狀的飛機(jī)，在作超聲速飛行時(shí)，實(shí)際觀察到，在一定的 Ma11之下，如果機(jī)翼前緣尖劈的頂角 2δ不太大，所形成的上下兩道簡(jiǎn)單的直激波，其波面和運(yùn)動(dòng)方向成一定的斜角，激波依附在物體的尖端上。這種激波在形式上與正激波不同，我們把這種波陣面與來流方向斜交的激波稱為 斜激波 。 ? 在斜激波中，激波波陣面與來流方向之間的夾角 β,稱之為激波斜角或簡(jiǎn)稱為 激波角 。 激波 EXIT 激波面 Ma1＞ 1 β δ V1 A V2 V1 V1n V2n + S V1 Vt V1n V2 Vt V2n Vt S = S S S 物面 (1)物理圖畫 ? 斜激波后的氣流方向也不與激波面垂直，與波前氣流方向也不平行，而是與尖劈面平行，夾角 δ，稱為 氣流折角 ,意指氣流經(jīng)過斜激波后所折轉(zhuǎn)的角度。 激波 EXIT (2)波前波后氣流參數(shù)的關(guān)系 ? 如圖所示，現(xiàn)在斜激波波陣面上取一段 12341作為控制體，其中12面、 34面都平行于波陣面，且二者靠的很近。按照波陣面的方向?qū)⑺俣确纸鉃榕c波陣面垂直和平行的分量。 12面：來流速度為 V1，分量為 V1t、 V1n； 34面：合速度為 V2，分量為 V2t、 V2n。 利用積分形式的質(zhì)量方程得到： 然后計(jì)算切向動(dòng)量關(guān)系。 由切向的動(dòng)量積分方程得到 （在 14和 23面上無壓差）： 由此得到 激波 EXIT 激波 Ma1＞ 1 β δ V1 A V2 V1 斜激波的相容條件（基本方程） ? 去垂直于激波面的控制體 。 得斜激波的相容條件： ? ① 質(zhì)量守恒方程： ρ 1V1 n = ρ 2V2 n ? ② 動(dòng)量方程： ? 法向 p1+ρ 1V21 n = p2+ρ 2V22 n ? λ 1n?λ 2n=1 ? 切向 ρ 1V1nV1 t =ρ 2V2nV2t ? 即 Vt = V1t = V2t ? （ 切向速度無變化 ） ? ③ 能量守恒方程： ? V1n2/2 + V1t2/2 + h1= V2n2/2 + V2t2/2 + h2 ? ④ 狀態(tài)方程： p1/(T1ρ 1)= p2/(T2ρ 2) 激波 EXIT 1)與正激波相同者 ?1)蘭金 于戈尼奧 關(guān)系式 : 10102 ?TT?2)總溫 (總溫不變 ) 11111121212????????gggg??pppp?3)熵增量 : ?lnln010212 ?????ppRSS 激波 EXIT 2)與正激波不同者 ?1)壓強(qiáng)比 與 Ma1數(shù)關(guān)系 : 2s i n)1(s i n)1(22122112???????g?g??MaMa)1s i n112)(1s i n12()11( 221221212 ?????????MaMaTTgg?gggg11s i n12 22112?????? gg?gg Mapp?2)密度比 與 Ma1數(shù)關(guān)系 : ?3)溫度比 與 Ma1數(shù)關(guān)系 ?4)總壓強(qiáng)比 與 Ma1數(shù)關(guān)系 1221221112211002 ]2si n)1(si n)1([)11si n12( ???????????????ggg?g?ggg?gg?MaMaMapp 激波 EXIT (3)激波圖線及應(yīng)用 1）對(duì)于給定 Ma1和 δ的情況，都有兩個(gè)不同的 β、 Ma2等值。 原因是： 對(duì)于一定的 Ma1，氣流經(jīng)過正激波時(shí)，方向不變，即 δ=0176。 ： 而氣流經(jīng)過馬赫波（無限微弱的壓縮波）時(shí)，仍然 δ=0176。 。 因此，當(dāng)激波斜角 β由馬赫角 μ增大到 90176。 時(shí)，中間必存在某個(gè) 最大折角 δmax當(dāng)激波斜角 β由 μ開始逐漸增大時(shí)， δ相應(yīng)地由 0176。 逐漸增到 δmax；而 β繼續(xù)增大到 90176。 時(shí)氣流折角 δ卻相應(yīng)地由 δmax逐漸減小 激波 EXIT (3)激波圖線及應(yīng)用 2）在同一 Ma1之下，一個(gè) δ值對(duì)應(yīng)著兩個(gè) ββ大者，代表較 強(qiáng)的激波，稱為 強(qiáng)波 ； β小者，代表較弱的激波，稱為 弱波 。 圖中的虛線表示對(duì)應(yīng)于 δmax各點(diǎn)的聯(lián)線，這條虛線把各圖分 成兩部分，一部分是強(qiáng)波，一部分是弱波。實(shí)際問題中出現(xiàn)的 究竟是強(qiáng)波還是弱波，由產(chǎn)生激波的具體邊界條件來確定。 根據(jù)實(shí)驗(yàn)觀察，方向決定的斜激波，永遠(yuǎn)是只出現(xiàn)弱波，不出 現(xiàn)強(qiáng)波。 激波 EXIT 在超聲氣流中產(chǎn)生激波存在三種情況 1）由氣流折轉(zhuǎn)所確定的激波 在超聲速氣流中，放置一塊尖劈，尖劈的斜面把氣流通道擠小了， 氣流受到壓縮，發(fā)生激波。這是的激波是被斜面的角度所確定。 激波 EXIT 在超聲氣流中產(chǎn)生激波存在三種情況 2）由壓強(qiáng)條件確定的激波 在自由邊界上由壓強(qiáng)條件所確定的激波。 例如超聲速噴管出口的壓強(qiáng)當(dāng)?shù)陀谕饨绱髿鈮簭?qiáng)時(shí)，氣流將會(huì) 產(chǎn)生激波來提高壓強(qiáng)。 3）壅塞激波 在管道中（如超聲速風(fēng)洞和噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的管道中），可能發(fā)生一 種的 壅塞現(xiàn)象 。那是管道某個(gè)截面限制了流量的通過，使上游的 部分來流通不過去。這是會(huì)迫使上游的超聲速氣流發(fā)生激波， 調(diào)整氣流。這種激波既不是由方向所規(guī)定，也不是由反壓所規(guī)定。 激波 EXIT 例 ? 〖 例 〗 設(shè) Ma1=,δ =10176。 ,介質(zhì)是空氣 ,求 β ,p2/p1,Ma2，σ ,T1/T2,ρ 2/ρ 1。 ? 解：查激波圖線用弱波部分得： β =176。 Ma2 ? p2/p1= Ma1 ? Ma2= β δ ? 計(jì)算得 ? ρ 2/ρ 1=p2/p1?T1/T2=010212 ???TTTTTT 激波 EXIT 激波的反射與相交 1 激波在固壁上的反射 ?激波在固壁上的反射為 激波 。 δ β Ma1 Ma3 Ma2 M 正常反射 δ 只有角 δ 小于與 Ma2相對(duì)應(yīng)的最大折角δ max才產(chǎn)生依附于 N點(diǎn)的激波 。 ?斜激波的 正常 反射 ：當(dāng)斜激波與平壁相交 ， 氣流不能轉(zhuǎn)折 ，在交點(diǎn)處產(chǎn)生第二道斜激波 ， 迫使第二道斜激波后的氣流轉(zhuǎn)到平壁方向 。 若來流的斜激波是弱激波 ， 則激波后氣流仍是超聲速 ， 但 Ma2＜ Ma1。 激波 激波 EXIT 不正常反射或馬赫反射 Ma1 ?馬赫 反射在近壁面處是一段正激波 ，波后是亞聲速 。 不正常反射或馬赫反射 N R Q M δ ? 斜激波的不規(guī)則反射 （ 馬赫反射 ） ：當(dāng)入射波后氣流偏轉(zhuǎn)角＞ δ max， 入射斜激波遇固壁后壁面附近出現(xiàn)一段垂直壁面的正激波 （ 馬赫桿 ） ， 它和入射斜激波相交 ， 并在交點(diǎn)處反射一道斜激波 。 滑移線 激波 激波 EXIT 2 激波的中止 ?激波在下壁面的內(nèi)折角 δ 處產(chǎn)生激波與上壁面相交于 N點(diǎn) ，若在 N點(diǎn)上壁面也上折角 δ ， 則在 N點(diǎn)無發(fā)射波 ,激波中止 。 δ β Ma1 Ma2 M δ 激波中止 N ?相交后的氣流方向與固壁方向一致 ，氣流平滑流過固壁 ， 激波沒有反射 。 激波 EXIT 3 異側(cè)激波的相交 ?兩道異側(cè)激波相交后 ,仍產(chǎn)生兩道激波 。 正常相交 Ma1 δ2 δ3 ? 每道入射斜激波后氣流發(fā)生轉(zhuǎn)折 ， 如來流的兩道斜激波的強(qiáng)度相等 ， 則匯合后的氣流方向和來流方向一致；如來流的兩道斜激波的強(qiáng)度不相等 ， 則匯合后的氣流方向和來流方向不平行 。 激波 激波 激波 EXIT ? 激波與自由邊界相交后 ， 在交點(diǎn)必定要產(chǎn)生一束膨脹波 (反射波 )。 當(dāng) δ 2和 δ 3太大或太小時(shí) ,產(chǎn)生不 正常相交 。 不正常相交 Ma1 Ma1 Ma1 Ma1 δ2 δ3 Ma1 3 異側(cè)激波的相交 激波 膨脹波 激波 EXIT 4 同側(cè)激波的相交 Ma1 Ma1 Ma2 Ma3 Ma4 Ma5 δ1 δ2 ?同側(cè)兩道激波相交后 ,仍產(chǎn)生一道激波和一道微弱的反射波 (可能是激波也可能是膨脹波 )。 ? 超聲速氣流流經(jīng)兩轉(zhuǎn)折點(diǎn) ， 產(chǎn)生同側(cè)激波 ， 在相遇后合并成一道更強(qiáng)的激波 ， 此外 ， 還將根據(jù)具體情況 ， 在交點(diǎn)產(chǎn)生弱激波或膨脹波 。 激波 EXIT 激波的特點(diǎn) 超聲速氣流流過圓錐時(shí) ,若圓錐的頂角 θ 錐 不太大 ,則產(chǎn)生一道附體的圓錐形激波 ,其頂點(diǎn)與固體圓錐的頂點(diǎn)重合 。 ? 圓錐 激波與平面斜激波 相同點(diǎn) ： 圓錐激波與斜激波都是突躍面。 兩個(gè)流動(dòng)共同之處是都有一個(gè)由