第九章 气体的二维流动.ppt

《第九章 气体的二维流动.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第九章 气体的二维流动.ppt（28页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、LOGO工程流体力学电子教案石油天然气工程学院石油天然气工程学院石油天然气工程学院石油天然气工程学院第九章第九章气体的二维流动气体的二维流动9.19.19.19.1 微弱扰动在空间的传播微弱扰动在空间的传播 马赫锥马赫锥9.29.29.29.2 微弱扰动波微弱扰动波 9.39.39.39.3 斜激波斜激波9.49.49.49.4 激波的反射与相交激波的反射与相交9.59.59.59.5 激波与边界层的相互干扰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，在没有任在空间某点的扰动源上产生的扰动波，在没有任在空间某点的扰动源上产生的扰动波，在没有任在空间某点的扰动源上产生的扰动波，在没

2、有任何限制的情况下，扰动波会向四处传播，传播的情况何限制的情况下，扰动波会向四处传播，传播的情况何限制的情况下，扰动波会向四处传播，传播的情况何限制的情况下，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。根据传播介质的流动状况的不同而不同。根据传播介质的流动状况的不同而不同。根据传播介质的流动状况的不同而不同。9.19.1 微弱扰动在空间的传播微弱扰动在空间的传播 马赫锥马赫锥一、气体静止不动（一、气体静止不动（v=0)1.1.扰动波是以扰动源为中心扰动波是以扰动源为中心的同心球面的同心球面2.2.球面波的径向传播绝对速球面波的径向传播绝对速度是当地的声速度是当地的声速3.

3、3.扰动波在静止气体中的扰动波在静止气体中的传播是无界的传播是无界的9.19.1 微弱扰动在空间的传播微弱扰动在空间的传播 马赫锥马赫锥一、气体静止不动（一、气体静止不动（v=0)(续）续）9.19.1 微弱扰动在空间的传播微弱扰动在空间的传播 马赫锥马赫锥二、气流为亚声速的直线均匀流（二、气流为亚声速的直线均匀流（vc)1.1.扰动波是一系列的球面波扰动波是一系列的球面波2.2.扰动波的各方向的传播绝扰动波的各方向的传播绝对速度是沿球面径向向外的对速度是沿球面径向向外的声速与气流速度的几何和声速与气流速度的几何和3.3.扰动波在静止气体中的扰动波在静止气体中的传播是无界的传播是无界的9.19

4、.1 微弱扰动在空间的传播微弱扰动在空间的传播 马赫锥马赫锥二、气流为亚声速的直线均匀流（二、气流为亚声速的直线均匀流（vc)1.1.扰动波是一系列的球面波扰动波是一系列的球面波2.2.球面波相对于气流的传播球面波相对于气流的传播速度是当地的声速，牵连运速度是当地的声速，牵连运动的气流以动的气流以大于声速大于声速的速度的速度把它带向下游把它带向下游3.3.扰动波在声速流中的传扰动波在声速流中的传播是有界的，扰动波不能播是有界的，扰动波不能逆向上游传播，且仅能在逆向上游传播，且仅能在下游有限区域内传播下游有限区域内传播9.19.1 微弱扰动在空间的传播微弱扰动在空间的传播 马赫锥马赫锥四、气流为

5、超声速的直线均匀流（四、气流为超声速的直线均匀流（vc)9.19.1 微弱扰动在空间的传播微弱扰动在空间的传播 马赫锥马赫锥五、马赫锥五、马赫锥 在超声速流中，微弱扰动波的传播在超声速流中，微弱扰动波的传播是有界的，界限是包络的圆锥面，圆锥是有界的，界限是包络的圆锥面，圆锥面称为马赫锥。面称为马赫锥。马赫锥以内为受扰区，马赫马赫锥以内为受扰区，马赫锥以外为无扰区锥以外为无扰区9.29.2 微弱扰动波微弱扰动波一、膨胀波一、膨胀波 A O B Ma1 L dO 扰动源扰动源OL马赫波马赫波 超声速的直匀流沿超声速的直匀流沿O O点向外折转点向外折转一微小角度一微小角度d d 的壁面的壁面AOBA

6、OB流动。流动。O O点点是扰动源，超声速气流经过是扰动源，超声速气流经过O O点产生点产生马赫波马赫波OLOL，气流经过，气流经过OLOL后也向外折后也向外折转一微小角度转一微小角度d d。气流转折后，随着通流截面有微量气流转折后，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，称过马赫波的变化过程是个膨胀过程，称为膨胀波。为膨胀波。1.1.膨胀波的形成膨胀波的形成9.29.2 微弱扰动波微弱扰动波一、膨胀波（续）一、膨胀波（续）2.2.绕外凸曲面的膨胀波

7、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。膨胀波倾角逐渐增大，是发散的。9.29.2 微弱扰动波微弱扰动波一、膨胀波（续）一、膨胀波（续）3.3.绕外凸折面的膨胀波绕外凸折面的膨胀波无数微小外折转面集中在无数微小外折转面集中在O O点组成点组成形成的无数道膨胀波集中在壁面折转处形成的无数道膨胀波集中在壁面折转处形成扇形膨胀区形成扇形膨胀区9.29.2 微弱扰动波微弱扰动波二、压缩波二、压缩波 超声速的直匀流沿凹壁面超声速的直匀流沿凹壁面AOBAOB流流动，壁面在

8、动，壁面在O O点向内折转一微小角度点向内折转一微小角度d d。O O点是扰动源，超声速气流经点是扰动源，超声速气流经过过O O点产生马赫波点产生马赫波OLOL，气流经过，气流经过OLOL后后也向内折转一微小角度也向内折转一微小角度d d。气流转折后，随着通流截面有微量气流转折后，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，称过马赫波的变化过程是个压缩过程，称为压缩波。为压缩波。2.2.压缩波的形成压缩波的形成O 扰动源扰动源OL马赫波马赫波 A O B

9、 Ma1 L d9.29.2 微弱扰动波微弱扰动波二、压缩波（续）二、压缩波（续）2.2.绕内凹曲面的压缩波绕内凹曲面的压缩波视内凹曲面由无数微视内凹曲面由无数微小内折转面组成小内折转面组成每经过一个内折转面每经过一个内折转面形成一个压缩波形成一个压缩波压缩波倾角逐渐减小，是收敛的。压缩波倾角逐渐减小，是收敛的。9.29.2 微弱扰动波微弱扰动波三、气流折角的计算三、气流折角的计算取封闭周线取封闭周线abcda为控制面，为控制面，连续方程连续方程动量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。是异号的。9.29.

10、2 微弱扰动波微弱扰动波三、气流折角的计算（续）三、气流折角的计算（续）负号属于越过左伸膨胀波的流动，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，正号属于越过右伸膨胀波的流动，9.29.2 微弱扰动波微弱扰动波三、气流折角的计算（续）三、气流折角的计算（续）特例：特例：当当时，时，当当时，时，9.39.3 斜激波斜激波 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激波变成发自O O点的倾斜的直激波，这种激波称为斜激波。点的倾斜的直激波，这种激波称为斜激波。9.39.3 斜激波斜激波形成斜激波的条件：形成斜激波的条件：激

11、波图线激波图线来流的法向分速必须是超声速。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。见用于计算斜激波前后的参数比。见P306P306的图的图9-149-14。9.49.4 激波的反射和相交激波的反射和相交一、激波在平直壁面上的反射一、激波在平直壁面上的反射正常反射正常反射非正常反射非正常反射9.49.4 激波的反射和相交激波的反射和相交二、异侧激波的相交二、异侧激波的相交正常相交正常相交非正常相交非正常相交9.49.4 激波的反射和相交激波的反射和相交三、同侧激波的相交三、同侧激波的相交9.59.5 激波与边界层的相互干扰激波与边界层的相互干扰一、激波入射到层流边界层上一、激波入射到层流边界层上层流边界层紊流边界层第二条反射激波第一条反射激波入射激波膨胀波分离区9.59.5 激波与边界层的相互干扰激波与边界层的相互干扰二、激波入射到紊流边界层上二、激波入射到紊流边界层上紊流边界层入射激波紊流边界层反射激波紊流边界层入射激波紊流边界层反射激波分离区9.59.5 激波与边界层的相互干扰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三、物面内折转处激波与边界层上的干扰层流边界层激波紊流边界层分离层紊流边界层激波紊流边界层9.59.5 激波与边界层的相互干扰激波与边界层的相互干扰四、尖劈前缘边界层对激波的影响四、尖劈前缘边界层对激波的影响