高速气流的基本知识课件

高速气流的基本知识2空气的压缩性01空气状态参数变化02气流的加减速特性03激波和膨胀波04目录空气的压缩性1空气的压缩性

空气的压缩性是空气的压力、温度等条件改变而引起密度变化的属性。

低速飞行(马赫数M<0.3)

空气密度基本不随速度而变化

高速飞行(马赫数M>0.3)

空气密度随速度增加而减小

小扰动在空气中的传播速度声速的定义空气压缩性与音速a的关系米/秒音速大小唯一取决于空气的温度温度越低，空气越易压缩，音速越小。2马赫数MM数越大，空气被压缩得越厉害。马赫数M是真速与音速之比

低速飞行(马赫数M<0.3)

可忽略压缩性的影响

由压力变化带来的密度变化小于5%，从工程角度来看，对结果影响小于5%的因素可以被忽略。

高速飞行(马赫数M>0.3)

必须考虑空气压缩性的影响空气状态参数变化速度增加时，压力、密度、温度、声速都减小，Ma增加；部分压力能和内能转变为动能速度减小时，压力、密度、温度、声速都增大，Ma减小；部分动能转换为压力能和内能气流的加减速特性由连续性定理，在同一流管内气流Ma0.20.40.60.81.01.21.41.6流速增加的百分比1%1%

1%1%1%1%1%1%密度变化的百分比-0.04%-0.16%-0.36%-0.64%-1%-1.44%-1.96%-2.56%截面积变化的百分比-0.96%-0.84%-0.64%-0.36%00.44%0.96%1.65%●速度、密度和截面积在不同Ma下的变化值速度增加，空气密度减小。

在亚音速时，密度的减小量小于速度的增加量，故加速时要求截面积减小。流量一定，流速快则截面积减小；流速慢则截面积增大。在亚音速气流中,流管截面积随流速的变化

因此，M>1时，流管扩张，流速增加，流管收缩，流速减小。

在超音速时，密度的减小量大于速度的增加量，故加速时要求截面积增大。在超音速气流中,流管截面积随流速的变化要想获得超音速气流，截面积应该先减后增。收缩的流管可以使亚音速气流加速，但却得不到超音速气流。拉瓦尔喷管（超音速喷管）超音速气流的获得激波激波形成原理激波照片(M=3)飞行速度小于音速时扰动波的传播速度大于飞机前进速度传播向四面八方飞行速度等于音速时飞机和它发出的扰动波同时到达前方飞行速度超过音速时飞机领先它发出的扰动波跑到了前面飞机飞行->对空气产生小扰动扰动(以扰动波的形式)以音速传播激波和膨胀波超音速气流经过凹曲面的情况激波激波是气流以超音速流过带有内折角物体表面时，受到强烈压缩而形成的强扰动波激波前后气流物理参数的变化

激波很薄，可视为厚度为0，气体状态不连续的断面激波的应用-乘波体设计波阻空气通过激波后，空气的参数发生剧烈的变化，速度下降，说明系统的动能减小，而压力和温度急剧上升，由于这个变化非常快，来不及进行能量交换，总能量保持不变。但气体状态参数的剧烈变化形成不连续的断面，整个过程是不可逆的，损失的动能不会再得到回复，气流必将带走这部分能量。能量的损失说明气流通过激波时受到了阻力，这个阻力就叫做"波阻"正激波和斜激波正激波斜激波正激波的波阻大，空气被压缩很厉害，激波后的空气压强、温度和密度急剧上升，气流通过时，空气微团受到的阻滞强烈，速度大大降低，动能消耗很大，这表明产生的波阻很大。斜激波波阻较小，倾斜的越厉害，波阻就越小。膨胀波当超音速气流流过带有外折角的物体表面时,由于流管变粗，气流的速度加快，压力下降由于

物体外折角对超音速气流的扰动,引起气流膨胀加速的扇形波叫做膨胀波。膨胀波引起气流参数的变化是逐渐