PDF《可压缩1》

1 Ma <

1 Ma >

1 Ma = c 流体力学 微弱扰动传播的区域1 静止点源,流体以某速度流动 静止点源,流体以某速度流动 u 扰动源 流体速度 流体速度 u u =

0 =

0 c 2c 3c 同心球面波,扰动向四面八 同心球面波,扰动向四面八 方传递 方传递 流体力学 微弱扰动传播的区域2 流体速度 流体速度 u u <

<

c c c 2c 3c 只要时间足够长,扰动可波 只要时间足够长,扰动可波 及全场 及全场 流体速度 流体速度 u u = = c c c 2c 3c O 只影响过 只影响过O O点垂直于来流的 点垂直于来流的 平面的右半空间 平面的右半空间 流体力学 微弱扰动传播的区域3 流体速度 流体速度 u u >

>

c c 3c 2c c O A B μ V 扰动只波及锥面内部 扰动只波及锥面内部 马赫锥 马赫锥 马赫角 马赫角 OA OA与来流的夹角 与来流的夹角

1 arcsin arcsin c u Ma μ ? ? ? ? = = ? ? ? ? ? ? ? ? 流体力学 微弱扰动传播的区域4 扰动源运动,气体静止 扰动源运动,气体静止 同心球面波 同心球面波 扰动波会超越扰动源向前传播, 扰动波会超越扰动源向前传播, 扰动可传遍整个流场 扰动可传遍整个流场 扰动波的传播总落后于扰动源, 扰动波的传播总落后于扰动源, 形成以扰动源为顶点的马赫锥, 形成以扰动源为顶点的马赫锥, 扰动传播有界 扰动传播有界

0 = u c u <

c u >

流体力学 微弱扰动传播的区域5-例题 当我们听到超音速飞机的声音时,( ) A、飞机正朝我们飞来 B、飞机正好在我们头顶上 C、飞机已经越过我们头顶飞去 D、以上都不对 当我们听到超音速飞机的声音时, 当我们听到超音速飞机的声音时,( ) ( ) A A、飞机正朝我们飞来 、飞机正朝我们飞来 B B、飞机正好在我们头顶上 、飞机正好在我们头顶上 C C、飞机已经越过我们头顶飞去 、飞机已经越过我们头顶飞去 D D、以上都不对 、以上都不对 流体力学 微弱扰动传播的区域6-例题 例:超音速飞机在高空巡航,飞机通过观察者头 顶多少秒后,观察者方可听到发动机的声 音?Ma = 1.5 , z = 1000m , t = 20℃. 例:超音速飞机在高空巡航,飞机通过观察者头 例:超音速飞机在高空巡航,飞机通过观察者头 顶多少秒后,观察者方可听到发动机的声 顶多少秒后,观察者方可听到发动机的声 音? 音?M Ma a = 1.5 , = 1.5 , z z =

1000 = 1000m , m , t t =

20 = 20℃ ℃. . 马赫锥 Z μ μ x = uΔτ ( ) s

17 .

2 = Δτ 解:马赫角 解:马赫角

1 arcsin arctan Ma Z u μ τ ? ? = ? ? ? ? ? ? = ? ? Δ ? ? 流体力学 音障 C 突破音障 音障 C 突破音障 音障是一种物理现象,当物体的速度接近音速 音障是一种物理现象,当物体的速度接近音速 时,将会逐渐追上自己发出的声波.声波叠合 时,将会逐渐追上自己发出的声波.声波叠合 累积的结果,会造成局部激波 累积的结果,会造成局部激波, ,从而使空气阻力 从而使空气阻力 骤增 骤增, ,对飞行器的加速产生障碍,而这种因为音 对飞行器的加速产生障碍,而这种因为音 速造成提升速度的障碍称为音障 速造成提升速度的障碍称为音障 突破音障 突破音障 突破音障1 流体力学 突破音障3 流体力学 8.2 一元气流的流动特性 控制体 x p ρ T u A dx A + dA p+dp T+dT u+du ρ+dρ 连续方程 连续方程 变截面管道,定常,一元 变截面管道,定常,一元 动量方程 动量方程 定常一元,忽略质量力 定常一元,忽略质量力