9-膨胀波和激波.ppt
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1、工程流体力学基础工程流体力学基础第九章第九章膨胀波和激波膨胀波和激波主要内容主要内容 膨胀波膨胀波 激波激波 正激波前后的参数关系正激波前后的参数关系 斜激波斜激波 激波的反射与相交激波的反射与相交 拉瓦尔喷管与激波拉瓦尔喷管与激波膨胀波和激波膨胀波和激波超声速流与亚声速流有很大不同。超声速流中通常会出现膨胀波和激波,这是其基本特征。膨胀波:流体发生膨胀,通过膨胀波后,流体的压强、温度和密度降低,流速增大。激波:气体流动状态的突然改变。只出现在超声速流动中,或者说激波相对于其上游流体的速度是超声速的。穿过激波后产生很大的压强突升,密度和温度等参数也发生突变。第九章第九章膨胀波和激波膨胀波和激波
2、第一节第一节膨胀波膨胀波普朗特普朗特-迈耶流动迈耶流动超声速气流沿外折壁面的流动,也称为普普朗朗特特-迈耶流动迈耶流动。9-1 膨胀波膨胀波超声速气流在壁面折转处受到扰动,产生一条马赫波。气流通过马赫波后,速度微量增加,压力微弱下降,方向略微偏转。经过一系列马赫波后,气流折转。普朗特普朗特-迈耶波迈耶波膨胀波束的性质膨胀波束的性质平行于壁面的超声速定常均匀来流在折转处产生一扇形膨胀波束,由无数马赫波组成;气流经过一条马赫波其参数无限小变化,在膨胀波束中气流参数连续变化,v,p,T,可看成绝热等熵的膨胀过程;气流穿过膨胀波束后与折转后的壁面平行;马赫线是直线,同一马赫线气流参数相同;对于给定的来
3、流条件,膨胀波束中任一点的气流速度大小只与该点的气流方向角有关。9-1 膨胀波膨胀波普朗特普朗特-迈耶关系式迈耶关系式超声速气流穿过膨胀波束时参数的变化关系可由普朗特普朗特-迈耶关系式迈耶关系式表示。9-1 膨胀波膨胀波对于已知的壁面折转角,可以求出超音速气流穿过膨胀波束前后的马赫数的关系。绕外凸曲壁面的普朗特绕外凸曲壁面的普朗特-迈耶流动迈耶流动若超声速气流沿外凸曲壁面流动,则产生类似的膨胀波束。9-1 膨胀波膨胀波第九章第九章膨胀波和激波膨胀波和激波第二节第二节激激 波波激波的定义激波的定义激激波波:超声速气流中出现的流动参数的强间断面。超声速气流穿过激波时,速度突跃下降,压强、密度、温度
4、突跃上升。9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的图像激波的图像9-2 激激 波波激波的性质激波的性质激波是突跃压缩波,气
5、流经过激波后,流动参数发生突变 p T v Ma激波非常薄,在数学上认为激波厚度为0。激波的能量耗散很大,超音速飞行体受到极大的激波阻力。激波是瞬态压缩,是绝热但不可逆过程,波后熵增大,作功能力降低。9-2 激激 波波激波的产生激波的产生有多种方式可以产生激波。9-2 激激 波波爆炸产生激波,常称为冲击波冲击波。激波的产生激波的产生超声速气流沿凹曲壁面或内折壁面流动。9-2 激激 波波气流通过压缩波束后速度下降,压强增加,方向偏转。一系列压缩马赫波汇聚为一间断面,即激波。超声速气流沿内折壁面流动时,在壁面转折处直接产生激波。激波的产生激波的产生以超声速飞行的飞行器。9-2 激激 波波附体激波M
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