拉伐爾噴管的設(shè)計(jì)-文庫(kù)吧
2025-06-15 00:53 本頁(yè)面
【正文】 得到 (7)(c) 截面積變化對(duì)密度、溫度、聲速、馬赫數(shù)的影響聯(lián)立(4)式與(6)式，消去速度項(xiàng)，得 (8)聯(lián)立(2)式與(3)式，并將(7)式代入，得 (9)將理想氣體聲速公式求對(duì)數(shù)微分，并將(9)式代入，得到 (10)對(duì)馬赫數(shù)定義取對(duì)數(shù)微分，并將(6)式和(10)式代入，得 (11)通過(guò)分析所得結(jié)果，截面積變化對(duì)各流動(dòng)特性的影響可概括為：一維定常等熵流動(dòng)具有膨脹加速或壓縮減速額流動(dòng)特性。收斂管道中的亞聲速流和擴(kuò)張管道中的超聲速流是膨脹加速的，沿管道流速不斷增加，而壓強(qiáng)、密度和溫度不斷減??；擴(kuò)張管道中的亞聲速流和收斂管道中的超聲速流是壓縮減速的，沿流道流速不斷降低，而壓強(qiáng)、密度和溫度卻不斷增加。2．3流動(dòng)極限狀態(tài)——壅塞狀態(tài)收斂管道中的一維定常等熵流動(dòng)流速只能連續(xù)變化到M=1，即達(dá)到臨界狀態(tài)，這是它的極限。在此之后，流速既不可能增大，也不可能減小，收斂管道中的這種現(xiàn)象稱為流動(dòng)壅塞。同樣，超聲速流也不可能通過(guò)收斂管道連續(xù)減速到亞聲速流。如果在臨界截面之后使管道擴(kuò)張，則當(dāng)管道出口截面處的下游物理邊界條件滿足一定要求時(shí)，流動(dòng)能夠從聲速流變?yōu)槌曀倭?。這種先收斂后擴(kuò)張的管道即為拉伐爾噴管。這種先收斂后擴(kuò)張的管道形狀是從初始亞聲速流獲得超聲速流的必要條件，稱為拉伐爾噴管的幾何條件。3．拉伐爾噴管的力學(xué)條件拉伐爾噴管為實(shí)現(xiàn)亞聲速流向超聲速流的連續(xù)變化，除幾何條件外，必須對(duì)噴管出口截面下游的環(huán)境壓強(qiáng)（外界反壓）做出限制，即拉伐爾噴管的力學(xué)條件。為了分析外界反壓對(duì)拉伐爾噴管流動(dòng)的影響，假設(shè)出口截面外的環(huán)境壓強(qiáng)保持不變，而噴管進(jìn)口截面的滯止壓強(qiáng)可變。當(dāng)總壓變化時(shí)，噴管出口截面上的氣體壓強(qiáng)隨之變化。根據(jù)和的相對(duì)大小，氣體在噴管中的流動(dòng)狀態(tài)分為以下三種情況。(1) 最佳膨脹狀態(tài)氣體在噴管中得到了完全膨脹，這就是噴管的最佳膨脹狀態(tài)，又稱為設(shè)計(jì)狀態(tài)，如圖3所示。這種流動(dòng)的主要特點(diǎn)是：①噴管喉部達(dá)到了臨界狀態(tài)，出口流動(dòng)為超聲速，即Me1；②流體流出噴管后，既不膨脹，也不壓縮，而是一平行射流；③由于管內(nèi)流動(dòng)為超聲速，當(dāng)外界環(huán)境發(fā)生微小擾動(dòng)
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