工程流体力学【新】
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拉瓦尔喷管内的正激波


拉阀尔喷管

  当 时,管内无流动。

  当 时,管内发生流动。随的减小,速度逐渐增加,当降低至一定的值,喉道处将达到声速。在收缩段,气体是等熵的亚声速流动状态,根据可压缩流动的性质,即使再下降,这里仍将保持压声速流动,不会产生超声速流。


拉伐尔喷管内的流动

  在扩张段,流动的情况就比较复杂,假设收缩段内的流动是连续地等熵流动。下面我们讨论出口压强在背压下降过程中,对应的流动状态。

  (1) 

  在喷管上下游压强差的作用下,气体流过喷管。在收缩段内是亚声速流,流动速度越来越快,压强不断下降。在喉部,马赫数最大,但小于1,压强最低。在扩张段内也是亚声速流,速度逐渐减慢,压强逐步上升,在出口处,出口压

  (2)

  此时喉部达声速, ,在收缩段和扩张段均为亚声速流。

  (3)

 

  在收缩段内的流动和(2)所述情况完全一样,在扩张段中,由于不存在既要满足等熵条件同时又要满足所给不等式条件的流动,所以情况很复杂,在此将产生激波现象。喉部处的声速流进入扩张段后成为超声速流,而在某处截面产生正激波,超声速流通过正激波后成为亚声速流,压强升高,直到出口处达到了背压。激波的位置是和压强比有关的,随着背压的降低,激波逐渐从喉道移向出口处。当小于一定值后,激波移出管道成为斜激波,整个扩张段为超声速流,并且不再随背压的变化而变。

 

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