词条 | 亚声速流动 |
释义 | yashengsu liudong 亚声速流动(卷名:力学) subsonic flow 流体在流场中所有各点处的流速,都低于当地声速(见声速)的流动。亚声速气流流过静止物体时,在雷诺数较高的情况下,粘性的影响常只局限于物面附近的边界层和物体下游的尾流区内,因此,在分析许多流动问题时,粘性可以忽略,即把全部流动视为无粘性流动。一般所说的亚声速流动常常是指这种无粘流体的亚声速流动。 对这种无粘亚声速流动作理论研究的原因有两方面:首先,实际气体运动的基本方程太复杂,很难求解,而对一些具体问题,例如计算机翼的举力,粘性的影响很小,可以忽略,使基本方程简化,便于求解。其次,对于某些流动问题(例如机翼的阻力),即使粘性不能忽略,也可以在无粘流的理论基础上再考虑粘性影响,进行求解。 流动特点 亚声速流动和超声速流动的主要区别有两方面: ①流速v与流管横截面积A的关系不同。在定常流动中,沿流管存在下列关系: ![]() ![]() ②当物体在静止气体中运动时,如果运动速度低于声速,则它对气体的扰动可传播到全流场;当运动速度超过声速时,扰动的范围是有限的。若把物体看成是一个点扰源,扰动局限于扰源的后马赫锥内(见超声速流动),而传不到物体的远前方。 基本方程式 流体流动时服从自然界的一些普遍规律,如质量守恒,动量守恒,能量守恒等。表达这些规律的方程式,称为基本方程式。无粘匀直流流过静止物体时,若流动是亚声速的,从理论上可以证明,流动一定是无旋的,有速度势ф(x,y,z)存在,在直角坐标系中它与速度的关系为: ![]() ①低亚声速流动(不可压缩流动) 此时Μa≤0.3,可以忽略密度变化,将流动视为不可压缩流动。基本方程为下列拉普拉斯方程: ![]() 分析无粘不可压缩流动问题的关键在于根据具体的边界条件,求拉普拉斯方程(4)的解。 对于复杂的物形(边界条件也复杂),例如整架飞机,要用计算机求解。如果物形比较简单,例如大展弦比直机翼(这是低速飞机常用的一种机翼),可用一些近似理论(如举力线理论、举力面理论)近似求解。对平面不可压缩位势流问题,除速度势ф(x,y)外,还存在流函数Ψ(x,y),两者的关系为: ![]() w(x+iy)=ф(x,y)+iΨ(x,y), (6)式中i= ![]() ②亚声速流动 无粘匀直流流过静止物体时是等熵流动,而且存在速度势ф(x,y,z),它服从下述基本方程: ![]() 方程(7)中所有各项的系数都只是速度的函数(声速c也可以通过能量方程化为速度的函数),因而对于平面流动在以速度分量vx、vy为直角坐标的速度面上,该方程变成线性的,可以应用叠加原理求问题的解。这种方法称为速度图法。在速度图法中,基本方程是线性化的、简单的。但对具体问题,边界条件却复杂化了,求精确解仍存在很大困难。 |
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