Течения газов с большими скоростями

1.

ОСНОВЫ АЭРОДИНАМИКИ
ЛЕКЦИЯ №5
Тема 5
Течения газов с большими скоростями

2.

Лекция № 5 Особенности течения газа со
сверхзвуковой скоростью
Рассматриваемые вопросы:
5.1 Особенности течения газа со сверхзвуковой
скоростью.
5.2 Распространение слабых возмущений в газовом
потоке.
5.3 Образование скачков уплотнения.
Литература:
1. Гарбузов В. М., Ермаков А. Л., Кубланов М. С., Ципенко В.
Г. Аэромеханика: Учебник для студентов вузов гражданской
авиации – М.: МГТУГА, 2000, 288 с.
2. Логвинов И. И. Аэромеханика: Учебное пособие М.
Иркутск: ИГТУ, 1998, 144 с.
3. Ништ М. И. Аэродинамика летательных аппаратов. Учебник
для ВУЗов. М.: ВВИА им. проф. Н. Е. Жуковского, 1994, 570
с.

3.

5.1 Особенности течения газа со
сверхзвуковой скоростью
Особенности течения газа при различных скоростях
удобно выявить путём сравнения их характеристик и
особых точек профилей на режимах дозвукового,
трансзвукового и сверхзвукового обтекания.
5.1.1 Режим дозвукового обтекания
Положение фокуса и центра давления и линии тока:
y1
х1

4.

Линии тока и характер обтекания
Профиль под углом атаки = 15 :
Цилиндр в потенциальном потоке жидкости
[М.Ван-Дайк. Альбом течений жидкости и газа. М.:
Мир, 1986, 184 с.]

5.

5.1.2 Режим трансзвукового обтекания
Диапазон скоростей от Мн.кр до Мн = 1,0.
Линии тока и характерные поля скоростей:
Развитие сверхзвукового поля
Волновой срыв потока

6.

Хронология развития трансзвукового обтекания
.

7.

5.1.3 Режим сверхзвукового обтекания
.
Режим сверхзвукового
расширения

8.

5.1.4 Теория взаимосвязи дозвукового и
сверхзвукового обтекания
Теоретические основы неразрывности течения:
I ci Fi = consti !!! Разделим обе части на крcкр = крa:
q( i)Fi = const:
const
Fi =
!!!!!
q( λ i )
Fc
c >a
q( i)
0,5
0
1,0
Mc

9.

5.2 Распространение слабых возмущений в газовом
потоке
Возмущения давления в сплошной
воздушной среде распространяются со
скоростью звука (а):
a kRT 20 T .
Следовательно,
при встрече с
сверхзвуковым
потоком они поджимаются м на сверхзвуке
формируют скачки уплотнения:
прямые при обтекании стенок и тупых тел;
косые при обтекании материальной точки и тел
с острой передней кромкой и наклонных
поверхностей.

10.

5.3 Образование скачков
уплотнения
Определение
Скачком уплотнения газа называется тонкая
газодинамическая поверхность наложения на
неё волн слабых возмущений давления при
соблюдении баланса равенства энергии
сверхзвукового потока и накопленной
энергии волн возмущений от излучаемого
аэродинамического тела.

11.

Стадии торможения сверхзвукового потока
Этапы формирования косого скачка уплотнения:

12.

Влияние скачков уплотнения на аэродинамические
характеристики профиля крыла
.