[理學(xué)]空氣動力學(xué)chapter-展示頁
2025-01-07 12:11本頁面
【正文】 ations）歸納入下： 0)( ?uAd ?ududp ???0?? ududh微分形式的能量方程可由（ ）式直接微分求得 ： 0?? ududh () () () () 注意準(zhǔn)一維流動與真正一維流動的區(qū)別： 真正一維流動連續(xù)方程為： 0)( ?ud ? 下面我們用以上的微分形式控制方程推導(dǎo)出準(zhǔn)一維流動的 面積 速度關(guān)系式 (areavelocity relation)， 并 用面積 速度關(guān)系式 來研究準(zhǔn)一維流動的一些物理特性。氣流在站位 1，面積為 A處流入控制體， p、 ρ 、 u分別為此站位的壓強(qiáng)、密度和速度； 在站位 2流出控制體， x坐標(biāo)增加了 dx，面積為 A+dA，壓強(qiáng)、密度、速度分別為 p+dp、 ρ+dρ 、 u+du。 11111 , hTpu?22222 , hTpu?常數(shù)?uA?或 在給出準(zhǔn)一維流動求解方法之前，我們將應(yīng)用于前面所得到的積分形式控制方程推導(dǎo)準(zhǔn)一維流動的微分(differential)形式控制方程，并借助微分形式的控制方程推導(dǎo)出準(zhǔn)一維流動的 面積 速度關(guān)系式 (areavelocity relation), 以了解準(zhǔn)一維流動的一些重要物理特性。 注意，嚴(yán)格講來， 圖維流動，準(zhǔn)一維流只是 對變截面 管內(nèi)真實三維流動的近似。 通過對管道內(nèi)可壓縮流的研究，我們主要回答如下問題 : (1) How do we produce a uniform flow of supersonic gas in a laboratory environment? 如何在風(fēng)洞中產(chǎn)生均勻的超音速流動？ (2) What are the characteristics of supersonic wind tunnels? 超音速風(fēng)洞的特征是什么 ？ Development of the governing equations for quasionedimensional flow (準(zhǔn)一維流動控制方程的推導(dǎo) ) Nozzle flows(噴管流動 ) Difusers(擴(kuò)壓器 ) Supersonic wind tunnels (超音速風(fēng)洞 ) 圖 第十章的路線圖 GOVERNING EQUATIONS FOR QUASIONEDIMENSIONAL FLOW （ 準(zhǔn)一維 流的控制方程） ?什么是準(zhǔn)一維流？ 如圖 , 流管面積變化不太劇烈（ the area variation is moderate） , y、 z方向的速度分量與 x方向相比很小 , 這樣的流場變量可被 假設(shè)為 只是 x的函數(shù) , 即氣流在每一個 x站位是均勻的。 在這一章我們將討論流通過管道的可壓縮流的基本氣動特性，這些相關(guān)基礎(chǔ)知識對于高速風(fēng)洞，火箭發(fā)動機(jī)、噴氣發(fā)動機(jī)等的設(shè)計至關(guān)重要。CHAPTER 10 COMPRESSIBLE FLOW THROUGH NOZZLES, DIFFUSERS, AND WIND TUNNELS 通過噴管、擴(kuò)壓器和風(fēng)洞的可壓縮流 引言 要觀察超音速下飛行器的升力、阻力的產(chǎn)生及繞飛行器流動的流場細(xì)節(jié)，包括激波、膨脹波的構(gòu)型，可以采用以下兩種方法： （１） Conduct flight tests using the actual vehicle 進(jìn)行實際飛行器的飛行試驗 （２） Run windtunnel tests on a smallscale model of the vehicle 用飛行器的縮小模型進(jìn)行風(fēng)洞實驗 盡管飛行試驗?zāi)軌蛱峁┱鎸嶏w行環(huán)境下的真實結(jié)果，但其代價非常昂貴，更重要的原因是在飛行器沒有得到充分驗證時進(jìn)行這樣的飛行試驗是極其危險的。因此，在一個型號進(jìn)行飛行試驗前 , 必須對該型號飛行器的性能進(jìn)行風(fēng)洞實驗驗證 ,通過在地面上進(jìn)行風(fēng)洞實驗得到大量的超音速空氣動力學(xué)數(shù)據(jù)。對于全面認(rèn)識可壓縮流動的特性也是必不可少的。這樣的流動，滿足 A=A(x), p=p(x),ρ= ρ(x), u=u(x)等等，被定義為準(zhǔn)一維流動。 Finite control volume for quasionedimensional flow 準(zhǔn)一維流有限控制體 11h?22h? Finite control volume for quasionedimensional flow ?連續(xù)方程 : 222111 AuAu ?? ?() ?? ??SdSV 0??0?? dSV1111AuA??????? dSV2222AuA?????? dSV?動量方程 在定常、無粘、忽略體積力作用的假設(shè)下 , 積分形式的動量方程可以寫成： ???? ??SdSVdSV pS)( ?? ????? ??SxSpu dSdSV )( ?() () 對應(yīng) x方向分量： Finite control volume for quasionedimensional flow 1211111 )()(1AuuAuuA?????????? dSV2222222 )()(2AuuAuuA????????? dSV0?? dSV :)( 的積分uS?? ? dSV? Finite control volume for quasionedimensional flow ? ?1111 ))(( ApApp x??????1AdS? ?2222 ))(( ApApp x??????2AdS???? ????? 2121)(AAAAAx pdApdApdSulp d Ap d S x ??)(? ? :的積分??Sxp dSα α dA dSdS?????? 21221122221211 AA pdAApApAuAu ??() 把上面的積分結(jié)果代入我們前面已給出的 x方向動量方程： ? ????? ??SxSpu dSdSV )( ?() 得： 22222212111121AuAppdAAuAp AA?? ???? ?整理得：
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