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工程流体力学 第七章膨胀波和激波 第七章膨胀波和激波 本章主要内容 马赫波膨胀波激波 7 1马赫波和马赫角 第七章膨胀波和激波 7 1马赫波和马赫角 7 1马赫波和马赫角 弱扰动相对于气体是以音速传播的 马赫波 静止气体 扰动传遍全场 7 1马赫波和马赫角 弱扰动相对于气体是以音速传播的 马赫波 亚音速气流 扰动传遍全场 7 1马赫波和马赫角 弱扰动相对于气体是以音速传播的 马赫波 音速气流 扰动在半个空间内传播 7 1马赫波和马赫角 弱扰动相对于气体是以音速传播的 马赫波 超音速气流 扰动在圆锥空间内传播 7 1马赫波和马赫角 扰动面为一系列与圆锥面相切的球面 该圆锥称为马赫锥 弱扰动锥 圆锥面称为马赫波 马赫波 超音速气流 马赫锥 马赫波 7 1马赫波和马赫角 扰动面为一系列与圆锥面相切的球面 该圆锥称为马赫锥 弱扰动锥 圆锥面称为马赫波 马赫波 超音速气流 马赫锥 马赫波 马赫角 气流M越大 马赫角越小 7 2膨胀波 第七章膨胀波和激波 7 2膨胀波 7 2膨胀波 膨胀波的形成 研究超音速气流绕外钝角的流动 也称为普朗特 迈耶流动 超音速气流在外钝角处受到扰动 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 7 2膨胀波 普朗特 迈耶流特点 平行于壁面的超音速定常均匀来流 在壁面的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只有无限小变化 在膨胀波束中气流参数连续变化 可看成绝热等熵的膨胀过程 气流穿过膨胀波束后 方向与折转后的壁面平行 马赫线是直线 同一马赫线上气流参数相同 对于给定的来流条件 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 7 2膨胀波 普朗特 迈耶关系式 普朗特 迈耶关系式反映了超音速气流穿过膨胀波束时参数的变化关系 普朗特 迈耶函数 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 7 3激波 第七章膨胀波和激波 7 3激波 7 3激波 激波的形成 半无限长管道 静止活塞从t 0加速到t t1 形成一系列压缩波 气体压缩后温度上升 音速提高 故后面的波传播速度较快 后波赶前波 最后形成压力间断面 即激波 A 1 B p T 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的图像 7 3激波 激波的种类 按激波形状分类 正激波 斜激波 曲线激波 7 3激波 激波的特点 是突跃压缩波 气流通过激波时 压力 密度和温度突跃地上升 速度突跃地下降 形成强间断面 激波厚度非常小 可以认为激波厚度为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 气流通过激波的过程是绝热的 但不等熵 总温不变 但总压减小