文档介绍：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
临界状态参数的定义
临界状态参数的应用
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二、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
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, ≥。