在我们开启3.3.4 小节之前,首先需要了解准一维等熵喷管流动中常见的几个概念:滞止状态,最大速度状态,临界状态。
1. 滞止状态
滞止状态指的是流体微团通过某一等熵过程达到的速度为0 的状态。所谓的等熵过程,既可以是实际存在的等熵过程,也可以是假想的等熵过程。换句话说,只要在这一过程中满足等熵关系式即可。假设流场中任意流体微团当前的流动参数为ρ、p 、 T 、 a ,滞止状态下的流动参数为滞止密度 ρ 0,滞止压强(总压) p 0,滞止温度(总温) T0 与滞止声速 a0 ,则根据等熵流动关系式,有
此外,我们可以引入一个新的物理量:总焓 0h ,定义为流体微团通过等熵过程达到滞止状态时的焓。根据一维等熵流动能量方程,有
此外,我们可以引入一个新的物理量:总焓 0h ,定义为流体微团通过等熵过程达到滞止状态时的焓。根据一维等熵流动能量方程,有
2. 最大速度状态
最大速度状态指的是流体微团通过等熵过程所能达到的速度最大的状态,即流体微团的焓全部转化为动能。此时,最大速度 umax 为
2. 最大速度状态(www.daowen.com)
最大速度状态指的是流体微团通过等熵过程所能达到的速度最大的状态,即流体微团的焓全部转化为动能。此时,最大速度 umax 为
实际上,最大速度状态也是不可能达到的,因为物体的温度永远不可能为0,即物体的内能不可能完全转化为动能。因此,最大速度状态只是一个理论上的极限值,其主要用于衡量流体微团动能的大小。
3. 临界状态
临界状态以收缩喷管准一维等熵流动为例,随着截面面积A 减小,流动速度u 增大,流体微团的温度T 必然减小,当地声速a 也相应减小,流动马赫数Ma 增大。当Ma 增大到1 时,当地速度与当地声速相等,即u = a。此时的流动状态称为临界状态,对应的截面称为流动截面,对应的流动参数称为临界参数,一般记为 ρ*、p *、T *、 a* 、u *。
实际上,最大速度状态也是不可能达到的,因为物体的温度永远不可能为0,即物体的内能不可能完全转化为动能。因此,最大速度状态只是一个理论上的极限值,其主要用于衡量流体微团动能的大小。
3. 临界状态
临界状态以收缩喷管准一维等熵流动为例,随着截面面积A 减小,流动速度u 增大,流体微团的温度T 必然减小,当地声速a 也相应减小,流动马赫数Ma 增大。当Ma 增大到1 时,当地速度与当地声速相等,即u = a。此时的流动状态称为临界状态,对应的截面称为流动截面,对应的流动参数称为临界参数,一般记为 ρ*、p *、T *、 a* 、u *。
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