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来流马赫数等于临界马赫数
物面压力最低点的流速达到当地音速,其它地方均为亚音速流动
绕流随马赫数变化
来流马赫数略高于临界马赫数
在翼型上表面出现局部超音速区(音速线为虚线,激波为实线)。
流速向右,向右从亚音速区过渡到超音速区,要经过音速线光滑过渡(思考题:证明不能通过激波)
流速向右,向右从超音速区过渡到亚音速区,一般需要通过激波,除非通过收缩-扩张管道。在来流马赫数略高于临界马赫数情况下,向右从超音速区过渡到高亚音速区基本是光滑过渡(收缩-扩张效应)或者激波很弱。
绕流随马赫数变化
来流马赫数继续增大
当来流马赫数继续增大,但仍小于音速时,上表面超音速区增大,并出现激波(实线)。越靠近物面,激波强度越大,激波、音速线与物面形成封闭的超音速区。穿越激波,熵增加。因熵增与激波强度成正比,所以在激波后越靠近物面的地方,熵越大。翼型上下表面两股气流在尾缘处会合时,熵不一样,但压力和法向速度必须连续,因此只能通过密度间断匹配,即一般出现滑移线。
绕流随马赫数变化
音速来流情况
尾激波必然伸向无穷远,音速
线只能在无穷远与激波相交。因
此,超音速区伸向无穷远。
思考:假设在有限远相交,
你能得出何种结论?
参考文献:Landau&
Lifshitz,1982,Fluid
Mechanics.
绕流随马赫数变化
音速来流情况:极限特征线
超音速流动中,物面发出的特征
线,第II束沿流场内部传播,第I
束“往固体内部传播”,因此只需
要考虑第II束。
在音速线和激波之间,存在极限
特征线,极限特征线延伸至无限
远。极限特征线左边物面发出的
(第II束)特征线与音速线相交,而
极限特征线右边物面发出的(第II
束)特征线与激波相交。
绕流随马赫数变化
特征线
特征线与流线的关系
VII-3:特征线与相容关系
绕流随马赫数变化
思考
由于在超音速区,物面产生的扰动沿第II束特征线传播,所以极限特征线左边的物面引起的扰动可以向上游传播至音速线,而极限特征线右边的物面引起的扰动不会向上游传播。激波后的物面扰动也不会传播到激波前面去.
绕流随马赫数变化
低超音速来流情况
当来流马赫数稍大于1,机翼前方出现脱体激波,这是因为气流要从超音速减速到驻点速度为0,必然经过一道激波才能实现。
脱体激波后面出现局部亚音速区,流体在亚音速区加速,经音速线到超音速区。超音速气流到尾缘以某角度相会,折中取中
间角度向右流去,
相当于遇到内折,
从而出现尾激波。
绕流随马赫数变化
一般超音速尖前缘来流情况
如果翼型的前缘相对来流马赫数比较尖,这时头激波将附体,称为附体激波。附体激波右侧仍为超音速区,到尾缘,两股不同方向气流相遇沿中间方向向右流去,等同于遇到内折,形成尾激波。
绕流随马赫数变化