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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,08 九月 2024,CFM56,发动机,08 九月 2024,气动热力学基础,1,、连续方程,2,、能量方程,3,、音速,4,、马赫数,5,、滞止参数,6,、变截面管流,7,、临界参数,8,、速度系数,9,、密流函数,10,、激波,1,、连续方程,08 九月 2024,2,、能量方程,08 九月 2024,同时可以看出，气体在变截面流管中的流动，气流的速度与温度同时变化。,气体加速，,T,降低 宏观动能 内部储能,气体减速，,T,升高 宏观内能 内部储能,示例,08 九月 2024,以发动机的进气道为例。,V0=0,进口速度,124.3m/s,T0=288.15K,进口温度,280.4K,示例,08 九月 2024,以发动机的尾喷管为例。,尾喷管进口速度,174m/s,、出口速度,417m/s,尾喷管进口温度,507.6K,出口温度,442.6K,3,、音速,08 九月 2024,音速随当地温度变化而变化,并不是定值,示例,:,T=15,C,C=340.3m/s,4,、马赫数,08 九月 2024,Ma,：气体速度与当地音速之比,Ma=0.3,Ma=0.6,？,作业,1,08 九月 2024,（,1,）飞机的,Ma,增加,1,倍，其空速是否也增加一倍？为什么？,（,2,）气体在尾喷管中,Ma,增加,1,倍，气流速度是否也增加,1,倍？为什么？,5.,滞止参数,稳态一维定常流动的能量方程：,定常流动中,v,等熵地将为,0,的点，称为驻点、滞止点。,08 九月 2024,5.,滞止参数,定比热容的理想气体：,带入总焓的公式，可得到,08 九月 2024,5.,滞止参数,08 九月 2024,5.,滞止参数,环境温度：,15C,、 音速,C=340m/s,行走,1m/s Ma=0.003 T=15.0005 C,自行车,18km/h,Ma=0.015 T=15.0125 C,汽车,108km/h,Ma=0.088,T=15.4482 C,客机,700km/h,Ma=0.57 T=33.7403 C,战斗机,2Ma,T=245.319 C,流星,10000km/h,T=3830.53 C,08 九月 2024,发动机喷管速度演示,常规风速,12,级风,32m/s,发动机地面慢车喷口速度,100-120m/s,08 九月 2024,录像演示,6,变截面管流,发动机内部工质是可压缩气体,可压缩气体高速流动时，存在神奇现象,08 九月 2024,V,6,变截面管流,超声速气体进入变截面管道,08 九月 2024,？,V,？,V,6,变截面管流,通过速度变化率与面积变化率的关系理解,Ma1 dv,与,dA,同号,dA0 dv0 dv0,08 九月 2024,6,变截面管流,超音速气流举例,08 九月 2024,进口,出口,相对变化,A,0.00352,0.00221,0.6278,0.5713,1.4565,2.5494,V,497.17,310.73,0.6250,Ma,1.9310,1,0.5179,T,164.71,239.93,1.4567,p,27013,100312,3.7135,6,变截面管流,气流速度与管道截面变化的关系,08 九月 2024,参数,dA0,Ma1,Ma1,V,T,Ma,p,6,变截面管流,思考题,如何设计亚音速进气道？亚音速客机在设计高度以,0.8Ma,巡航，涡扇发动机的风扇进口,Ma,要求,0.55Ma,。,08 九月 2024,6,变截面管流,要用扩张型进气道,08 九月 2024,6,变截面管流,08 九月 2024,6,变截面管流,思考题,如何设计超音速进气道？超音速战机在设计高度以,2Ma,巡航，涡扇发动机的风扇进口,Ma,要求,0.55Ma,。,08 九月 2024,6,变截面管流,前方气流,2Ma,0.55Ma,使用纯收缩管道是否可以,?,08 九月 2024,是否需要使用二元进气道,?,6,变截面管流,Ma=1,时，,dA=0,截面积取极值，称为临界截面,08 九月 2024,6,变截面管流,以收缩管道为例理解临界截面,08 九月 2024,288.15K,100000Pa,进口总压,流量,Ma,静温,速度,出口静压,100000,0,0,288.15,0,100000,101000,1.000,0.119,287.332,40.543,100000,180000,9.155,0.999,240.107,310.653,100000,300000,14.531,1,240.107,310.653,158475,500000,24.219,1,240.107,310.653,264125,小结,在绝能管流中，气体总温永远不变；,在绝能等熵流动中，总压不变，若流动不等熵，总压下降,在绝能流动中，若气流速度发生变化，静温和当地音速也将发生变化,在收缩管道中，亚音速气流最高可加速至音速，超音速气流最低可降至音速；,临界截面只能是管道的最小截面，气流只能在最小截面处达到音速。,08 九月 2024,7,临界参数,假设气体在管道中作等熵加速流动，那么随着气体速度的增加，当地音速不断下降。,08 九月 2024,7,临界参数,对于一维绝能流动,将 带入上式,08 九月 2024,7,临界参数,08 九月 2024,分析下面的绝能流动方程,气流速度与当地音速都在变化,不易计算,Ma,定义气流速度与临界速度之比为速度系数,其与,Ma,有单值对应关系,8,速度系数,08 九月 2024,区别,与,Ma,的关系,8,速度系数,08 九月 2024,Ma=0,=0,Ma=1,=1,Ma1,1,1,Ma= ,8,速度系数,08 九月 2024,思考题：在绝能流动中，如果气流速度增加,2,倍，那么下面的论述是否正确？,（,1,）,Ma,增加,2,倍 （,2,）,增加两倍,8,速度系数,08 九月 2024,在流量公式中，,、,V,随,A,的变化而变化，,难以计算,引入新定义：,密流：通过单位面积的流量,9,密流函数,08 九月 2024,密流函数（流量函数、无量纲密流）,所研究截面密流与对应的临界截面密流之比,流量：,面积：,密流：,密流函数：,9,密流函数,08 九月 2024,与 的关系,9,密流函数,08 九月 2024,对于一维绝能流管：,若气流为亚音速，随着流速增加，密流增加；,若气流 为超声速，随着流速增加，密流减小。,用密流函数表示流量公式：,9,密流函数,08 九月 2024,以上公式的推导：,9,密流函数,08 九月 2024,思考题：,亚音速气流在收缩管道中等熵加速，并在出口达到临界状态，如果：,（,1,）增加进口气流的总压，流量如何变化？排气速度如何变化，喷管出口的静压如何变化？为什么？,（,2,）增加进口气流的总温，流量如何变化？排气速度如何变化？喷管出口静温如何变化？为什么？,9,密流函数,08 九月 2024,思考题：,亚音速气流在收缩管道中等熵加速，并在出口达到亚临界状态，如果：,（,1,）增加进口气流的总压，流量如何变化？排气速度如何变化，喷管出口的静压如何变化？为什么？,（,2,）增加进口气流的总温，流量如何变化？排气速度如何变化？喷管出口静温如何变化？为什么？,9,密流函数,08 九月 2024,在喷气发动机的进气道、压气机、涡轮导向器和非正常设计的尾喷管都会存在激波。,正激波前流速必为超音速，之后必为亚音速。,激波的传播速度大于音速,10,激波,08 九月 2024,08 九月 2024,谢谢,
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