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文档简介
工程流体力学电子教案,石油天然气工程学院,第九章气体的二维流动,9.1微弱扰动在空间的传播马赫锥,9.2微弱扰动波,9.3斜激波,9.4激波的反射与相交,9.5激波与边界层的相互干扰,在空间某点的扰动源上产生的扰动波,在没有任何限制的情况下,扰动波会向四处传播,传播的情况根据传播介质的流动状况的不同而不同。,9.1微弱扰动在空间的传播马赫锥,一、气体静止不动(v=0),1.扰动波是以扰动源为中心的同心球面,2.球面波的径向传播绝对速度是当地的声速,3.扰动波在静止气体中的传播是无界的,9.1微弱扰动在空间的传播马赫锥,一、气体静止不动(v=0)(续),9.1微弱扰动在空间的传播马赫锥,二、气流为亚声速的直线均匀流(vc),9.1微弱扰动在空间的传播马赫锥,五、马赫锥,在超声速流中,微弱扰动波的传播是有界的,界限是包络的圆锥面,圆锥面称为马赫锥。,马赫锥以内为受扰区,马赫锥以外为无扰区,9.2微弱扰动波,一、膨胀波,超声速的直匀流沿O点向外折转一微小角度d的壁面AOB流动。O点是扰动源,超声速气流经过O点产生马赫波OL,气流经过OL后也向外折转一微小角度d。,气流转折后,随着通流截面有微量的增大,超声速气流加速,静压强、密度和温度都有微量的降低,故,气流经过马赫波的变化过程是个膨胀过程,称为膨胀波。,1.膨胀波的形成,9.2微弱扰动波,一、膨胀波(续),2.绕外凸曲面的膨胀波,视外凸曲面由无数微小外折转面组成,每经过一个外折转面形成一个膨胀波,膨胀波倾角逐渐增大,是发散的。,9.2微弱扰动波,一、膨胀波(续),3.绕外凸折面的膨胀波,无数微小外折转面集中在O点组成,形成的无数道膨胀波集中在壁面折转处,形成扇形膨胀区,9.2微弱扰动波,二、压缩波,超声速的直匀流沿凹壁面AOB流动,壁面在O点向内折转一微小角度d。O点是扰动源,超声速气流经过O点产生马赫波OL,气流经过OL后也向内折转一微小角度d。,气流转折后,随着通流截面有微量的减小,超声速气流减速,静压强、密度和温度都有微量的升高,故,气流经过马赫波的变化过程是个压缩过程,称为压缩波。,2.压缩波的形成,9.2微弱扰动波,二、压缩波(续),2.绕内凹曲面的压缩波,视内凹曲面由无数微小内折转面组成,每经过一个内折转面形成一个压缩波,压缩波倾角逐渐减小,是收敛的。,9.2微弱扰动波,三、气流折角的计算,取封闭周线abcda为控制面,,连续方程,动量方程,越过左伸膨胀波,气流速度的相对增量与气流方向角的增量是异号的。,9.2微弱扰动波,三、气流折角的计算(续),负号属于越过左伸膨胀波的流动,正号属于越过右伸膨胀波的流动,,9.2微弱扰动波,三、气流折角的计算(续),特例:,当,时,,当,时,,9.3斜激波,当超声速气流沿凹曲壁面流动时,在极限情况下包络激波变成发自O点的倾斜的直激波,这种激波称为斜激波。,9.3斜激波,形成斜激波的条件:,激波图线,来流的法向分速必须是超声速。,用于计算斜激波前后的参数比。见P306的图9-14。,9.4激波的反射和相交,一、激波在平直壁面上的反射,正常反射,非正常反射,9.4激波的反射和相交,二、异侧激波的相交,正常相交,非正常相交,9.4激波的反射和相交,三、同侧激波的相交,9.5激波与边界层的相互干扰,一、激波入射到层流边界层上,9.5激波与边界层的相互干扰,二、激波入射到紊流边界层上,9.5激波与边界层的相互干扰,三、物面内折转处激波与边界层上的干扰
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