弹箭空气动力学学课件.ppt
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- 空气动力学 课件
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1、第四章 气体膨胀波4.1微扰动的传播 n4.1.1微扰动源n连续地发出扰动的点叫扰动源,n连续地发出微扰动的点叫微扰动源。 4.1微扰动的传播 n4.1.2微扰动传播情形(4种情况)n1)点扰动源的运动速度为零n扰动向四周传播,遍及全流场。4.1微扰动的传播n4.1.2微扰动传播情形n2)点扰动源运动的速度为亚音速n传播不对称,扰动仍然向四周传播,可连续布满全流场。4.1微扰动的传播n4.1.2微扰动传播情形n3)点扰动源运动的速度等于音速n扰动源速度与扰动传播速度相同,在扰动源运动方向上,扰动源前方未受扰动。扰动源处形成马赫面马赫面。寂静区4.1微扰动的传播n4.1.2微扰动传播情形n4)点
2、扰动源运动的速度大于音速 扰动源速度大于扰动传播速度。在运动方向上扰动在后。形成马赫锥马赫锥。寂静区OA4.1微扰动的传播n4.1.3 马赫波与马赫角 设马赫锥的母线与轴的夹角为(即圆锥半顶角)为,则图中OA为扰动空间和寂静区的分界面,叫微扰动波(马赫波), 叫微扰动角(马赫角),仅存在于超音速流场中。MVaVtat1sin4.2 膨胀波的形成及其特点n4.2.1 膨胀波的形成M1L4.2 膨胀波的形成及其特点n4.2.1 膨胀波的形成M1LdAA+dAA4.2 膨胀波的形成及其特点n4.2.1 膨胀波的形成n对于壁面有微小外凸角d,沿壁面流动的超音速气流也向外折转,继续沿壁面流动,折转点为扰
3、动源。流动截面积将发生变化:n超音速流 , 气流加速0)sin()sin(AdAdAVA4.2 膨胀波的形成及其特点n4.2.1 膨胀波的形成M1L1Ln4.2 膨胀波的形成及其特点n4.2.1 膨胀波的形成n超音速气流绕外凸壁流动的特点:n定常直匀超音速气流绕外凸壁流动时,在壁面折转处必定产生一扇形膨胀波系,有无限多道马赫波组成n气流穿过膨胀波系时,气流参数发生连续变化(速度增大,压强、温度和密度减小),但在同一条膨胀波上,所有参数保持不变n气流穿过膨胀波系的流动过程是等熵的膨胀过程n对于给定起始条件,膨胀波系中任一点的速度大小只与该点的气流方向有关4.3 微弱压缩波n若超音速气流沿内凹壁流
4、动,壁面向内折转一个微小的角度d,折转处产生马赫波,气流参数产生微小变化。4.3 微弱压缩波 M1LdAA+dAdA4.3 微弱压缩波n流管截面积变化为:n超音速流 ,气流减速。同时,温度、压强和密度增加,气体被压缩。0)sin()sin(AdAdAVA 第五章 激波5.1 概述 n5.1 定义n 超音速气流绕物体流动时,在流场中往往出现突跃的压缩波。n 气流通过这种压缩波时,压强、温度、密度都突跃地升高,而速度则突跃地下降,使气流受到突然的压缩。这种突跃的压缩波就叫激波激波。 5.1 概述n5.1.2 激波的形成及其特性n1)激波的形成)激波的形成)/1 (sin111M)/1 (sin21
5、2MM2M1 5.1 概述n5.1.2 激波的形成及其特性n2)激波的特性)激波的特性n激波厚度很小激波厚度很小n激波为不连续的几何间断面激波为不连续的几何间断面n激波的强压缩过程为不可逆绝热过程激波的强压缩过程为不可逆绝热过程n激波推进速度为超音速激波推进速度为超音速5.1 概述n5.1.2 激波的形成及其特性n3)激波的分类)激波的分类n正激波正激波 n斜激波斜激波 n曲线脱体激波曲线脱体激波 5.1 概述5.1 概述射击时的激波与扰动传播(1)5.1 概述射击时的激波与扰动传播(2)5.1 概述射击时的激波与扰动传播(3)5.1 概述射击时的激波与扰动传播(4)5.1 概述n子弹穿过纸靶
6、的激波5.2激波前后气流参数相互关系n5.2.1 基本方程cossin1111VVVVtn)cos()sin(2222VVVVtn对一般斜激波而言对一般斜激波而言激波前激波前:激波后激波后:5.2激波前后气流参数相互关系n5.2.1 基本方程) 1 (2211nnVV在激波面上任何单位面积上,在激波面上任何单位面积上,满足质量守恒,连续性方程满足质量守恒,连续性方程为为:)2() 1(2112122*222222112121akkpkkVVpkkVVtntn气流经过激波可认为是绝热过程,满足能量守恒气流经过激波可认为是绝热过程,满足能量守恒:5.2激波前后气流参数相互关系n5.2.1 基本方程
7、经过激波,气流动量守恒,经过激波,气流动量守恒,法向方向动量守恒法向方向动量守恒:)4(0111222tntnVVVV) 3(21211222ppVVnn切向方向动量守恒切向方向动量守恒:)5(RTp气体状态方程气体状态方程:5.2激波前后气流参数相互关系n5.2.2 激波前后气流参数关系式激波前后气流参数关系式n1)激波前后速度关系式)激波前后速度关系式n由(1)和(4)式有n代入(2)式,再变换可得tttVVV12)6(2) 1(2112) 1(2112222*222212*11tntnVVakkkkpVVakkkkp5.2激波前后气流参数相互关系n5.2.2 激波前后气流参数关系式激波前
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