彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章

第四章氣體膨脹波彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!4.1微擾動(dòng)的傳播4.1.1微擾動(dòng)源連續(xù)地發(fā)出擾動(dòng)的點(diǎn)叫擾動(dòng)源，連續(xù)地發(fā)出微擾動(dòng)的點(diǎn)叫微擾動(dòng)源。彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!4.1微擾動(dòng)的傳播4.1.2．微擾動(dòng)傳播情形(4種情況)1）點(diǎn)擾動(dòng)源的運(yùn)動(dòng)速度為零擾動(dòng)向四周傳播，遍及全流場(chǎng)。彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!4.1微擾動(dòng)的傳播4.1.2．微擾動(dòng)傳播情形2）點(diǎn)擾動(dòng)源運(yùn)動(dòng)的速度為亞音速傳播不對(duì)稱，擾動(dòng)仍然向四周傳播，可連續(xù)布滿全流場(chǎng)。彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!4.1微擾動(dòng)的傳播4.1.2．微擾動(dòng)傳播情形4）點(diǎn)擾動(dòng)源運(yùn)動(dòng)的速度大于音速擾動(dòng)源速度大于擾動(dòng)傳播速度。在運(yùn)動(dòng)方向上擾動(dòng)在后。形成馬赫錐。寂靜區(qū)OA彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!4.2膨脹波的形成及其特點(diǎn)4.2.1膨脹波的形成M>1μL彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!4.2膨脹波的形成及其特點(diǎn)4.2.1膨脹波的形成對(duì)于壁面有微小外凸角dδ，沿壁面流動(dòng)的超音速氣流也向外折轉(zhuǎn)，繼續(xù)沿壁面流動(dòng)，折轉(zhuǎn)點(diǎn)為擾動(dòng)源。流動(dòng)截面積將發(fā)生變化：超音速流，氣流加速彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!4.2膨脹波的形成及其特點(diǎn)4.2.1膨脹波的形成超音速氣流繞外凸壁流動(dòng)的特點(diǎn)：定常直勻超音速氣流繞外凸壁流動(dòng)時(shí)，在壁面折轉(zhuǎn)處必定產(chǎn)生一扇形膨脹波系，有無限多道馬赫波組成氣流穿過膨脹波系時(shí)，氣流參數(shù)發(fā)生連續(xù)變化（速度增大，壓強(qiáng)、溫度和密度減?。?，但在同一條膨脹波上，所有參數(shù)保持不變氣流穿過膨脹波系的流動(dòng)過程是等熵的膨脹過程對(duì)于給定起始條件，膨脹波系中任一點(diǎn)的速度大小只與該點(diǎn)的氣流方向有關(guān)彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!4.3微弱壓縮波M>1μLdδAA+dAdδA’彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!第五章激波彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!5.1概述5.1.2激波的形成及其特性1）激波的形成M2<M1彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!5.1概述5.1.2激波的形成及其特性3）激波的分類正激波斜激波曲線脫體激波

彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!5.1概述射擊時(shí)的激波與擾動(dòng)傳播（1）彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!5.1概述射擊時(shí)的激波與擾動(dòng)傳播（3）彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!5.1概述子彈穿過紙靶的激波彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.1基本方程在激波面上任何單位面積上，滿足質(zhì)量守恒，連續(xù)性方程為:氣流經(jīng)過激波可認(rèn)為是絕熱過程，滿足能量守恒:彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式1）激波前后速度關(guān)系式由（1）和（4）式有代入（2）式，再變換可得彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式1）激波前后速度關(guān)系式（8）式第二項(xiàng)為0，對(duì)應(yīng)強(qiáng)度為0的激波項(xiàng)為0，有將激波前后速度投影關(guān)系式代入并化簡(jiǎn)，得彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式2）激波前后密度關(guān)系式由連續(xù)方程，可得彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式3）激波前后壓強(qiáng)關(guān)系式由法向方向動(dòng)量守恒定律與質(zhì)量守恒定律等關(guān)系式可得壓強(qiáng)關(guān)系式：彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式4）激波前后溫度關(guān)系式由狀態(tài)方程及密度關(guān)系和壓強(qiáng)關(guān)系，可導(dǎo)出激波前后的溫度關(guān)系彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式5）激波前后馬赫數(shù)關(guān)系式由動(dòng)力學(xué)函數(shù)及等熵絕熱過程假設(shè)，總溫不變，可得馬赫數(shù)關(guān)系式彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式6）激波前后滯止壓強(qiáng)關(guān)系式M1sinβ=1，β=μ1，激波角等于馬赫角，激波無限微弱，滯止壓強(qiáng)不變M1sinβ→∞，p02/p01→0，激波無限強(qiáng)，總壓比值趨于0，氣流動(dòng)能減小，內(nèi)能增大彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!不同馬赫數(shù)的飛機(jī)飛行流場(chǎng)彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!飛機(jī)的突破音障彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!飛機(jī)的突破音障彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!飛機(jī)的突破音障彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!飛機(jī)的突破音障彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.3坐標(biāo)轉(zhuǎn)換通過選擇參考坐標(biāo)系，將非定常流轉(zhuǎn)換為定常流，將運(yùn)動(dòng)激波轉(zhuǎn)換為靜止激波彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!5.3圓錐激波5.3.1圓錐激波在圓錐體半頂角不太大或來流馬赫數(shù)足夠高的情況下，超音速氣流以零迎角繞圓錐體流動(dòng)所形成的激波圓錐面，通常稱之為圓錐激波。彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!4.1微擾動(dòng)的傳播4.1.2．微擾動(dòng)傳播情形3）點(diǎn)擾動(dòng)源運(yùn)動(dòng)的速度等于音速擾動(dòng)源速度與擾動(dòng)傳播速度相同，在擾動(dòng)源運(yùn)動(dòng)方向上，擾動(dòng)源前方未受擾動(dòng)。擾動(dòng)源處形成馬赫面。寂靜區(qū)彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!4.1微擾動(dòng)的傳播4.1.3馬赫波與馬赫角設(shè)馬赫錐的母線與軸的夾角為(即圓錐半頂角)為μ,則圖中OA為擾動(dòng)空間和寂靜區(qū)的分界面，叫微擾動(dòng)波（馬赫波），μ叫微擾動(dòng)角（馬赫角），僅存在于超音速流場(chǎng)中。彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!4.2膨脹波的形成及其特點(diǎn)4.2.1膨脹波的形成M>1μLdδAA+dAA’彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!4.2膨脹波的形成及其特點(diǎn)4.2.1膨脹波的形成M>1μL1Ln彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!4.3微弱壓縮波若超音速氣流沿內(nèi)凹壁流動(dòng)，壁面向內(nèi)折轉(zhuǎn)一個(gè)微小的角度dδ，折轉(zhuǎn)處產(chǎn)生馬赫波，氣流參數(shù)產(chǎn)生微小變化。彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!4.3微弱壓縮波流管截面積變化為：超音速流，氣流減速。同時(shí)，溫度、壓強(qiáng)和密度增加，氣體被壓縮。彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!5.1概述5.1定義超音速氣流繞物體流動(dòng)時(shí)，在流場(chǎng)中往往出現(xiàn)突躍的壓縮波。氣流通過這種壓縮波時(shí)，壓強(qiáng)、溫度、密度都突躍地升高，而速度則突躍地下降，使氣流受到突然的壓縮。這種突躍的壓縮波就叫激波。彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!5.1概述5.1.2激波的形成及其特性2）激波的特性激波厚度很小激波為不連續(xù)的幾何間斷面激波的強(qiáng)壓縮過程為不可逆絕熱過程激波推進(jìn)速度為超音速彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第38頁!5.1概述彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第39頁!5.1概述射擊時(shí)的激波與擾動(dòng)傳播（2）彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第40頁!5.1概述射擊時(shí)的激波與擾動(dòng)傳播（4）彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第41頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.1基本方程對(duì)一般斜激波而言激波前:激波后:彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第42頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.1基本方程經(jīng)過激波，氣流動(dòng)量守恒，法向方向動(dòng)量守恒:切向方向動(dòng)量守恒:氣體狀態(tài)方程:彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第43頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式1）激波前后速度關(guān)系式由（1）和（3）式有（6）式代入（7）式，再整理得彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第44頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式若激波為正激波，則可由（9）式彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第45頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式2）激波前后密度關(guān)系式M1sinβ=1，β=μ1，激波角等于馬赫角，激波無限微弱，密度不變M1sinβ→∞，空氣k=1.4，密度比為1/6，激波無限強(qiáng)彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第46頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式3）激波前后壓強(qiáng)關(guān)系式M1sinβ=1，β=μ1，激波角等于馬赫角，激波無限微弱，壓強(qiáng)不變M1sinβ→∞，p2/p1→∞，激波無限強(qiáng)，波后壓強(qiáng)無限增大彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第47頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式4）激波前后溫度關(guān)系式M1sinβ=1，β=μ1，激波角等于馬赫角，激波無限微弱，溫度不變M1sinβ→∞，T2/T1→∞，激波無限強(qiáng)，波后溫度無限增大彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第48頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.2激波前后氣流參數(shù)關(guān)系式6）激波前后滯止壓強(qiáng)關(guān)系式彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第49頁!不同馬赫數(shù)的飛機(jī)飛行流場(chǎng)彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第50頁!飛機(jī)的激波彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第51頁!飛機(jī)的突破音障彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第52頁!飛機(jī)的突破音障彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第53頁!飛機(jī)的突破音障彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第54頁!飛機(jī)的突破音障彈箭空氣動(dòng)力學(xué)11-12學(xué)年第45章共57頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第55頁!5.2激波前后氣流參數(shù)相互關(guān)系5.2.3坐標(biāo)轉(zhuǎn)換激波相對(duì)氣流以超音速運(yùn)動(dòng)，研究不便，若將坐標(biāo)系建立在激波上，隨激波運(yùn)動(dòng)，則激波相對(duì)