特种设备原理一维非定常等熵流、运动激波关系.J课件

,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,*,三、特种设备,原理：一维非定常等熵流、运动激波关系。,J.Lukasiewicz:Experimental Methods of Hypersonics,第三章 实验 装置,三、特种设备第三章 实验 装置,1,特种高超声速设备,管式,炮风洞,长射风洞,Stalker,管（风洞）,激波管（风洞）,活塞驱动器,管风洞,膨胀管（风洞）,压缩管,靶式,弹道靶,火箭车,组合式,逆流靶,激波管+弹道靶,原理：以一维非定常流为理论基础,特种高超声速设备管式炮风洞激波管（风洞）靶式弹道靶组合式逆流,2,复习：一维非定常连续流（等熵流）,连续,：,动量,：,特征线,关系,：,复习：一维非定常连续流（等熵流）连续：动量：特征线,3,简单波,dx/dt=u+a 是右行波，气流从右方进入波面。,dx/dt=u-a 是左行波，气流从左方进入波面。,右行波也可能向左运动，左行波也可能向右运动。,压缩波波后压力增加，密度增加。,稀疏波波后压力减少，密度减少。,左行波,右行波,压缩波,稀疏波,复习：一维非定常连续流（等熵流）,简单波dx/dt=u+a 是右行波，气流从右方进入波面。左,4,x,t,dx/dt=u+a,dx/dt=u-a,物理平面 x-t图,xtdx/dt=u+adx/dt=u-a物理平面,5,x,t,dx/dt=u+a,x,t,dx/dt=u+a,x,t,dx/dt=u+a,x,t,dx/dt=u+a,u=0,u0,u0,u0,u+a1:(du),非,(du),定,超声速时非定常膨胀有利提高速度；,M(du),定,亚声速时定常膨胀有利提高速度；,各种设备性能原理比较定常等熵与非定常等熵比较(1)气流速度,37,各种设备性能原理比较,定常等熵与非定常等熵比较,(1)气流速度比较,所有的风洞喷管-定常等熵膨胀,管风洞-亚声速非定常等熵膨胀,超声速定常等熵膨胀,膨胀管、压缩管-非定常等熵膨胀（压缩）,各种设备性能原理比较定常等熵与非定常等熵比较(1)气流速度,38,各种设备性能原理比较,定常等熵与非定常等熵比较,(2)气流凝结问题,假设,:,p,0,=5 kg/cm,3,T,0,=300 K,N,2,a,0,=350 m/sec 气流膨胀到,M,=5,定常膨胀,各种设备性能原理比较定常等熵与非定常等熵比较(2)气流凝结,39,各种设备性能原理比较,定常等熵与非定常等熵比较,(2)气流凝结问题,非定常膨胀,N,2,液化条件,定常：,T,=50K对应 p,u,=4.7mmHg50K.,凝结,非定常：,T,=75K对应 p,u,=580mmHg28.7mmHg，,或者说，,p=28.7mmHg对应凝结温度,T,=57.1K75K.,不凝结,非定常过程不易发生凝结。,各种设备性能原理比较定常等熵与非定常等熵比较(2)气流凝结,40,各种设备性能原理比较,定常等熵与非定常等熵比较,(2)总焓比较,定常膨胀总焓不变,非定常膨胀：,初始(u=0)总焓为,H,i,当地总焓为,H=h+,1/2,u,各种设备性能原理比较定常等熵与非定常等熵比较(2)总焓比较,41,各种设备性能原理比较,定常等熵与非定常等熵比较,(2)总焓比较,理论上说，利用非定常等熵膨胀可以获得更高性能的高超声速实验设备。,各种设备性能原理比较定常等熵与非定常等熵比较(2)总焓比较,42,水,槽,水,洞,烟风,洞,低速,风洞,低速风洞,跨声速风洞,超声速风洞,常规加热高超声速风洞,高速风洞,特种高速设备,流体力学常用设备,特殊,专用,设备,水水烟风低速低速风洞跨声速风洞超声速风洞常规加热高超声速风洞,43,风洞实验的发展趋势,Re数模拟高Re风洞,增加L,全尺寸风洞,增加,，,压力风洞,减少,，降低T,低温风洞,高Re风洞,风洞实验的发展趋势Re数模拟高Re风洞增加L,增加，,44,Re,q,N,T,降低温度的优点,风洞实验的发展趋势,ReqNT降低温度的优点风洞实验的发展趋势,45,洞壁干扰自适应风洞,扫描阀,A/D,计算机,新型线,控制台,模型,传感器,轴动筒,柔壁,固壁,风洞实验的发展趋势,洞壁干扰自适应风洞扫描阀A/D计算机新型线控制台模型传感,46,支架干扰磁悬浮天平,风洞实验的发展趋势,支架干扰磁悬浮天平风洞实验的发展趋势,47,第三章 要点,低速风洞：,一维定常不可压缩管流，扩压段的功能，风扇的作用，能量比。,高速风洞：,一维定常等熵流和正激波，超声速风洞的起动过程，第二喉道的作用，实现跨声速风洞的困难和跨声速风洞的特点，高超声速风洞的特点。,特种设备：,一维非定常连续流和简单波，运动激波，激波管和激波风洞运行原理。,第三章 要点低速风洞：一维定常不可压缩管流，扩压段的功能，,48,