氣體的二維流動

關(guān)于氣體的二維流動第九章 氣體的二維流動§9.1

微弱擾動在空間的傳播馬赫錐§9.2

微弱擾動波§9.3

斜激波§9.4

激波的反射與相交§9.5

激波與邊界層的相互干擾第2頁,共28頁，2024年2月25日，星期天

在空間某點的擾動源上產(chǎn)生的擾動波，在沒有任何限制的情況下，擾動波會向四處傳播，傳播的情況根據(jù)傳播介質(zhì)的流動狀況的不同而不同?！?.1

微弱擾動在空間的傳播馬赫錐一、氣體靜止不動（v=0)1.擾動波是以擾動源為中心的同心球面2.球面波的徑向傳播絕對速度是當?shù)氐穆曀?.擾動波在靜止氣體中的傳播是無界的第3頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.1

微弱擾動在空間的傳播馬赫錐一、氣體靜止不動（v=0)(續(xù)）第4頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.1

微弱擾動在空間的傳播馬赫錐二、氣流為亞聲速的直線均勻流（v<c)1.擾動波是一系列的球面波2.擾動波的各方向的傳播絕對速度是沿球面徑向向外的聲速與氣流速度的幾何和3.擾動波在靜止氣體中的傳播是無界的第5頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.1

微弱擾動在空間的傳播馬赫錐二、氣流為亞聲速的直線均勻流（v<c)（續(xù)）第6頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.1

微弱擾動在空間的傳播馬赫錐三、氣流為聲速的直線均勻流（v=c)1.擾動波是一系列的球面波2.球面波相對于氣流的傳播速度是當?shù)氐穆曀?，牽連運動的氣流以同樣大小的速度把它帶向下游3.擾動波在聲速流中的傳播是有界的，擾動波不能逆向上游傳播第7頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.1

微弱擾動在空間的傳播馬赫錐三、氣流為聲速的直線均勻流（v=c)第8頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.1

微弱擾動在空間的傳播馬赫錐四、氣流為超聲速的直線均勻流（v>c)1.擾動波是一系列的球面波2.球面波相對于氣流的傳播速度是當?shù)氐穆曀?，牽連運動的氣流以大于聲速的速度把它帶向下游3.擾動波在聲速流中的傳播是有界的，擾動波不能逆向上游傳播，且僅能在下游有限區(qū)域內(nèi)傳播第9頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.1

微弱擾動在空間的傳播馬赫錐四、氣流為超聲速的直線均勻流（v>c)第10頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.1

微弱擾動在空間的傳播馬赫錐五、馬赫錐

在超聲速流中，微弱擾動波的傳播是有界的，界限是包絡(luò)的圓錐面，圓錐面稱為馬赫錐。

馬赫錐以內(nèi)為受擾區(qū)，馬赫錐以外為無擾區(qū)第11頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.2

微弱擾動波一、膨脹波

A

O

B

Ma>1

L

d

O——擾動源OL——馬赫波

超聲速的直勻流沿O點向外折轉(zhuǎn)一微小角度d

的壁面AOB流動。O點是擾動源，超聲速氣流經(jīng)過O點產(chǎn)生馬赫波OL，氣流經(jīng)過OL后也向外折轉(zhuǎn)一微小角度d

。

氣流轉(zhuǎn)折后，隨著通流截面有微量的增大，超聲速氣流加速，靜壓強、密度和溫度都有微量的降低，故，氣流經(jīng)過馬赫波的變化過程是個膨脹過程，稱為膨脹波。1.膨脹波的形成第12頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.2

微弱擾動波一、膨脹波（續(xù)）2.繞外凸曲面的膨脹波視外凸曲面由無數(shù)微小外折轉(zhuǎn)面組成每經(jīng)過一個外折轉(zhuǎn)面形成一個膨脹波膨脹波傾角逐漸增大，是發(fā)散的。第13頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.2

微弱擾動波一、膨脹波（續(xù)）3.繞外凸折面的膨脹波無數(shù)微小外折轉(zhuǎn)面集中在O點組成形成的無數(shù)道膨脹波集中在壁面折轉(zhuǎn)處形成扇形膨脹區(qū)第14頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.2

微弱擾動波二、壓縮波

超聲速的直勻流沿凹壁面AOB流動，壁面在O點向內(nèi)折轉(zhuǎn)一微小角度d

。O點是擾動源，超聲速氣流經(jīng)過O點產(chǎn)生馬赫波OL，氣流經(jīng)過OL后也向內(nèi)折轉(zhuǎn)一微小角度d

。

氣流轉(zhuǎn)折后，隨著通流截面有微量的減小，超聲速氣流減速，靜壓強、密度和溫度都有微量的升高，故，氣流經(jīng)過馬赫波的變化過程是個壓縮過程，稱為壓縮波。2.壓縮波的形成O——擾動源OL——馬赫波

A

O

B

Ma>1

L

d

第15頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.2

微弱擾動波二、壓縮波（續(xù)）2.繞內(nèi)凹曲面的壓縮波視內(nèi)凹曲面由無數(shù)微小內(nèi)折轉(zhuǎn)面組成每經(jīng)過一個內(nèi)折轉(zhuǎn)面形成一個壓縮波壓縮波傾角逐漸減小，是收斂的。第16頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.2

微弱擾動波三、氣流折角的計算取封閉周線abcda為控制面，連續(xù)方程動量方程越過左伸膨脹波，氣流速度的相對增量與氣流方向角的增量是異號的。第17頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.2

微弱擾動波三、氣流折角的計算（續(xù)）負號屬于越過左伸膨脹波的流動，正號屬于越過右伸膨脹波的流動，第18頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.2

微弱擾動波三、氣流折角的計算（續(xù)）特例：當時，當時，第19頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.3

斜激波

當超聲速氣流沿凹曲壁面流動時，在極限情況下包絡(luò)激波變成發(fā)自O(shè)點的傾斜的直激波，這種激波稱為斜激波。第20頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.3

斜激波形成斜激波的條件：激波圖線來流的法向分速必須是超聲速。用于計算斜激波前后的參數(shù)比。見P306的圖9-14。第21頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§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第22頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.4

激波的反射和相交二、異側(cè)激波的相交正常相交非正常相交第23頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.4

激波的反射和相交三、同側(cè)激波的相交第24頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.5

激波與邊界層的相互干擾一、激波入射到層流邊界層上層流邊界層紊流邊界層第二條反射激波第一條反射激波入射激波膨脹波分離區(qū)第25頁,共28頁，2024年2月25日，星期天§9.5

激波與邊界層的相互干擾二、激波入射到紊流邊界層上紊流邊界層入射激波紊流邊界層反射激波紊流邊界層入射激波紊流邊界層反射激波分離區(qū)第26頁,共28頁，2024