最新膨胀波和激波课件PPT.ppt

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1、膨胀波和激波第一节膨胀波当超声速流流过凸曲面或凸折面时，通道面积加大，气流发生膨胀，而在膨胀伊始因受扰动而产生马赫波。这种气流受扰后压强将下降，速度将增大情况下的马赫波称为膨胀波。（图9-1、9-2)2◆膨胀波产生的特点：1.超声速来流为定常二维流动,在壁面折转处必定产生一扇型膨胀波组，此扇型膨胀波是有无限多的马赫波所组成2.经过膨胀波组时，气流参数是连续变化的，其速度增大，压强、密度和温度相应减小,流动过程为绝热等熵的膨胀过程.3.气流通过膨胀波组后，将平行于壁面OB流动.4.沿膨胀波束的任一条马赫线，气流参数不变，固每条马赫线也是等压线。而且马赫线是一条直线.5.膨胀波束中

2、的任一点的速度大小仅与该点的气流方向有关.3二、正激波正激波的形成过程：见图9－7直圆管在活塞右侧是无限延伸的，开始时管道中充满静止气体如(a)所示，活塞向右突然作加速运动，在一段时间内速度逐步加大到v，然后以等速v运动.活塞表面靠近的气体依次引起微弱的扰动，这些扰动波一个个向右传播。如(b)所示，当活塞不断向右加速时，一道接一道的扰动波向右传播，而且后续波的波速总是大于现行波的波速，所以后面的波一定能追上前面的波。如(c)所示，无数个小扰动弱波叠加在一起形成一个垂直面的压缩波，这就是正激波。7（1）－激波向右的传播速度，激波后气体的运动速度则为活塞向右移动的速度,见图9－8(

3、a)（2）当把坐标系建立在激波面上时，激波前的气体以速度向左流向激波，经过激波后气体速度为,见图9－8(b).激波的传播速度：二、正激波8应用动量方程:－为圆管横截面的面积应用连续性方程：联立和得正激波的传播速度：二、正激波9由式（9－1）可见，随着激波强度的增大（，增大），激波的传播速度也增大。若激波强度很弱，即，。此时激波已成为微弱压缩波，则式（9－1）可写成：上式表示微弱压缩波是以声速传播的.将式（9－1）代入式（b）得波面后得气流速度（9－2）由此式可见，激波的强度越弱，气体的流速越低。如果是微弱的扰动波，波面后的气体是没有运动的，即，，。二、正激波10第三节正激波前后

4、的参数关系气体在绝热的管内流动产生正激波。激波上游（波后）和下游（波前）的参数分别以下脚标“1”、“2”表示。设激波等速移动，并将坐标系固连在激波上，这样无论激波运动与否，均可将激波视为静止的。通常把这种激波叫做定常运动的正激波或驻址正激波。若激波面的面积为A（垂直于纸面），并设正激波前后的气流参数分别为，，，和，，，，则可以根据以下四个方程—连续性方程、动量方程、能量方程和状态方程来建立正激波前后各参数之间的关系式。11一、激波的基本控制方程连续性方程：动量方程：能量方程：或状态方程：12二、普朗特关系式由能量方程和动量方程可得：而由上面三式可得普朗特（Prandtl）关系式

5、：13三、正激波前、后参数的关系式1.速度比2.压强比3.密度比4.温度比5.声速比6.马赫数比14第四节斜激波当超音速气流流过图中所示的凹壁面时将产生斜激波,气流的速度由超音速变为亚音速，而且流动的方向也将发生变化。壁面的转折角为，用角标1和2分别表示波前和波后，n和t分别表示速度与激波面垂直和平行的分量，激波与波前壁面的交角称激波角，如图中。15◆气流通过激波时的基本方程连续方程：法线方向动量方程：切线方向动量方程：能量方程：由得由上面的分析我们可以知道，气流通过斜激波时，只有法向速度分量减小，而切向速度不变。同时气流通过斜激波时，法向总焓的值没有变化。因此，可以将斜激波视

6、为以法向分速度为波前速度的正激波。16◆正激波和斜激波基本方程的对照表，，正激波斜激波速度下脚标1，21n,2n总焓连续方程动量方程能量方程Å=+=+022221122hvhvhnn022221122hvhvh=+=+22221112vvpprr-=-22221112nnvvpprr-=-2211vpvp=nnnnvpvp2211=2200tvhh-=Å17◆斜激波前后的气流参数比密度比：压强比：温度比：其中以法向速度表示的马赫数为：18音速比：斜激波后的马赫数：波前后马赫数的关系：斜激波前气流的法向分速度是超音速，斜激波后的法向分速度是亚音速。斜激波后的气流的速度，则根据切向

7、气流的分速度大小的不同，可能大于音速也可能小于音速。◆斜激波前后的气流参数比19第五节激波的反射与相交自由界面上的反射在自由界面上的反射在固体避面上的反射λ型激波系从等压自由界面发生出来的应是膨胀波。在固体壁面上反射时反射斜激波的激波角会大于入射斜激波的激波角。若转折角大于该来流马赫数下的最大转折角，此时入射激波与反射激波就会如图所示的那样，形成λ型的激波系20212223◆激波的相交同侧激波的相交异向转折两斜激波的相交在壁面的同一侧先后有两次转折，产生两条斜激波AC和BC，这两条斜激波相交