【摘要】:式、式和式构成了绝热无黏准一维非定常流动的控制方程组,分别是欧拉方程的各个方程加上一个源项的形式。
3.1 节建立了绝热无黏准一维喷管流动的定常控制方程,这里重新建立微分形式的非定常控制方程。准一维拉瓦尔喷管及控制体模型如图4.25 所示。
图4.25 准一维拉瓦尔喷管及控制体模型
1. 质量方程
从积分形式的式(2.9)开始,即
其中
式(4.57)的第二项为流出控制体的总质量
将上式展开并略去二阶及以上高阶项,可得
于是可得质量方程为
方程两端同时除以dx,并利用 ∂A /∂t= 0,进一步可得
注意观察式(4.58),是在欧拉方程的质量方程上增加了一个与面积相关的源项。
2. 动量方程
积分形式的动量方程为
其中
流出控制体的总动量为
式(4.59)右端项为控制体表面所受压力在x 方向的分量,如图4.26 所示。
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图4.26 控制体表面所受压力
将上述三项代入式(4.59)可得
同质量方程,方程两端同时除以dx,并利用 ∂A /∂t= 0可得
式(4.60)是欧拉方程的动量方程加上右端的源项。
3. 能量方程
控制体的能量守恒可以表述为
其中
流出控制体的总能量为
略去高次项可得
对于压强做功的项,注意壁面上的压强不做功,因此:
略去高次项有
上述项代入式(4.61)可得
进一步有
式(4.58)、式(4.60)和式(4.62)构成了绝热无黏准一维非定常流动的控制方程组,分别是欧拉方程的各个方程加上一个源项的形式。因此,只需对源项进行适当处理,欧拉方程的数值解法便可直接推广至该方程组。
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