文档介绍：第九章膨胀波和激波
工程流体力学
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第一节膨胀波
当超声速流流过凸曲面或凸折面时,通道面积加大,气流发生膨胀,而在膨胀伊始因受扰动而产生马赫波。这种气流受扰后压强将下降,速度将增大情况下的马赫波称为膨胀波。
( 图9-1、9-2)
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◆膨胀波产生的特点:
,在壁面折转处必
定产生一扇型膨胀波组,此扇型膨胀波是有无
限多的马赫波所组成
,气流参数是连续变化的,
其速度增大,压强、密度和温度相应减小,流动过程为绝热等熵的膨胀过程.
,将平行于壁面OB流动.
,气流参数不变,固每条马赫线也是等压线。而且马赫线是一条直线.
5. 膨胀波束中的任一点的速度大小仅与该点的气流方向有关.
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第二节激波
气流通过凹面时从B开始通道面逐
渐减小,在超声速流情况下,速度就会
逐渐减小,压强就会逐渐增大。与此同
时,气流的方向也逐渐转向,产生一系
列的微弱扰动,从而产生一系列的马赫波,这种马赫波称为压缩波。气流沿整个凹曲面的流动,实际上是由这一系列的马赫波汇成一个突跃面(图9-4)。气流经过这个突跃面后,流动参数要发生突跃变化:速度会突跃减小;而压强和密度会突跃增大。这个突跃面是个强间断面,即是激波面。
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一、激波的分类
1. 斜激波(超声速气流
经过激波流动方向变化)
(超声速气流
经过激波流动方向不变化)
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一、激波的分类
(超声速气流
流过钝头物体产生的激波)
激波实例: 美军超音速飞机
激波的流动不能作为
等熵流动处理。但是,
气流经过激波可以看作是绝热过程。
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二、正激波
正激波的形成过程:见图9-7直圆管在活塞右
侧是无限延伸的,开始时管道中充满静止气体
如(a)所示,活塞向右突然作加速运动,在一
段时间内速度逐步加大到v,然后以等速v运动.
活塞表面靠近的气体依次引起微弱的扰动,
这些扰动波一个个向右传播。
如(b)所示,当活塞不断向右加速时,一道接
一道的扰动波向右传播,而且后续波的波速总
是大于现行波的波速,所以后面的波一定能追
上前面的波。
如(c)所示,无数个小扰动弱波叠加在一起形
成一个垂直面的压缩波,这就是正激波。
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(1) -激波向右的传播速度,激波
后气体的运动速度则为活塞向右移动的
速度,见图9-8(a)
(2)当把坐标系建立在激波面上时,
激波前的气体以速度向左流向
激波,经过激波后气体速度为,
见图9-8(b).
激波的传播速度:
二、正激波
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应用动量方程:
-为圆管横截面的面积
应用连续性方程:
联立和得正激波的传播速度:
二、正激波
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由式(9-1)可见,随着激波强度的增大( , 增大),激波
的传播速度也增大。若激波强度很弱,即, 。
此时激波已成为微弱压缩波,则式(9-1)可写成:
上式表示微弱压缩波是以声速传播的.
将式(9-1)代入式(b)得波面后得气流速度
(9-2)
由此式可见,激波的强度越弱,气体的流速越低。如果是微弱的扰动
波,波面后的气体是没有运动的,即, , 。
二、正激波
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