第七章 气体的一维流动.ppt

§7.4 变截面管流 二、喷管(续) 2.缩放喷管(续) (2)面积比公式 §7.4 变截面管流 二、喷管(续) 2.缩放喷管(续) §7.4 变截面管流 二、喷管(续) 2.缩放喷管(续) (3)变工况分析 三个划界的压强比： 设计工况下气流作正常完全膨胀时出口截面的压强比 设计工况下气流作正常膨胀，但在出口截面产生正激波时波后的压强比 气流在喉部达到声速，其余全为亚声速时出口截面的压比 §7.4 变截面管流 二、喷管(续) 2.缩放喷管(续) (3)变工况分析(续) 四种流动状态： 已知大容器内的过热蒸汽参数为pT=2.94*106Pa,TT=773K,γ=1.3,R=462J/(kg.K),拟用喷管使过热蒸汽转换成高速汽流的动能。如果喷管出口的环境背压pamb=9.8*105Pa,。 试分 析应采用何种型式的喷管?若不计蒸汽流过喷嘴的损失， 试求蒸汽的临界流速、出口流速的马赫数。 解题思路 1、喷管的选择，跟什么参数有关 2、临界状态的参数由什么决定 3、临界流量与面积及滞止参数间的关系 §7.5 等截面摩擦管流 一、范诺线 等截面摩擦管流的假设: 1. 完全气体 2. 定比热 3. 一维定常流动 4. 与外界没有热、功和质量交换 5. 流动有摩擦 6. 管道比较短 连续性方程： 能量方程： 气体状态方程： 气体的焓与熵函数关系 §7.5 等截面摩擦管流 一、范诺线(续) §7.5 等截面摩擦管流 一、范诺线(续) 连续性方程： 能量方程： 完全气体的焓： 完全气体的熵： 亚声速流动 超声速流动 声速的临界状态 §7.5 等截面摩擦管流 二、绝热摩擦管流的计算 1.基本方程 连续性方程： 能量方程： 动量方程： 状态方程： 2.气流参数的关系 气流速度的变化 §7.5 等截面摩擦管流 §7.5 等截面摩擦管流 二、绝热摩擦管流的计算(续) 2.气流参数关系(续) 密度比和速度比： 温度比： 压强比： §7.5 等截面摩擦管流 二、绝热摩擦管流的计算(续) 总压比： 熵增： 2.气流参数关系(续) §7.5 等截面摩擦管流 二、绝热摩擦管流的计算(续) 总压比： 熵增： 2.气流参数关系(续) §7.5 等截面摩擦管流 二、绝热摩擦管流的计算(续) 3.极限管长 极限状态：出口流动状态为临界状态，即 极限管长：从 发展到极限状态 时的管长为极限管长 ，又称最大管长。 §7.5 等截面摩擦管流 三、摩擦造成的壅塞现象 当实际管长超过极限管长，即 时，极限管长处的气流速度已达到声速，密流 已达到最大值，但大于极限管长的管段的摩擦作用将使气流的总压继续降低，原先在极限管长时能够通过的流量这时便通不过了，发生了壅塞，这就是摩擦造成的壅塞现象。 §7.6 等截面换热管流 一、瑞利线 等截面换热管流的假设: 1. 完全气体 2. 定比热 3. 一维定常流动 4. 与外界没有功和质量交换,有热交换 5. 流动无摩擦 6. 管道比较短 连续性方程： 动量方程： 气体状态方程： 气体的焓与熵函数关系 §7.6 等截面换热管流 一、瑞利线(续) 加热 冷却 加热 冷却 §7.6 等截面换热管流 一、瑞利线(续) 连续性方程： 能量方程： 完全气体的焓： 完全气体的熵： 加热 冷却 加热 冷却 §7.6 等截面换热管流 一、瑞利线(续) 加热 冷却 加热 冷却 §7.6 等截面换热管流 二、换热管流的计算 1.基本方程 连续性方程： 能量方程： 状态方程： 2.气流参数关系 总温比 §7.6 等截面换热管流 二、换热管流的计算(续) 2.气流参数关系(续) 密度比和速度比： 温度比： 压强比： §7.6 等截面换热管流 二、换热管流的计算(续) 总压比： 熵增： 2.气流参数关系(续) §7.6 等截面换热管流 二、换热管流的计算(续) 3.临界加热量 临界加热量：从 发展到临界状态 时的加热量。 §7.6 等截面换热管流 三、加热造成的壅塞现象 当实际加热量超过临界加热量，即 时，过多的加热量将使总压进一步降低，使总温进一步提高，原先在临界状态下能够通过的流量这时便通不过了，造成了气流的壅塞，这就是加热造成的壅塞现象。 四、速度系数（续） 4. 用M* 表示的静总参数比 §7.2 气流的特定状态和参考速度 速度系数 例7-1视空气为γ=1.4的完全气体，在一无摩擦的渐缩管道中流动，在位置1处的平均速度为152.4m/s，气温为333.3K，气压为2.083×105Pa,在管道的出口2处达到临界状态试计算出口2处的温度、压强、密度和平均流速。 一、激波