- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •РАЗДЕЛ 1. УРАВНЕНИЯ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ ДЛЯ ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СТРУЙКИ – ПОВТОРЕНИЕ ПРОЙДЕННОГО
- •1.1 Используемый математический аппарат
- •1.2 Уравнение неразрывности
- •1.3 Уравнение количества движения
- •1.4 Уравнение энергии
- •1.5 Предельная скорость движения газа. Число Маха и коэффициент скорости
- •РАЗДЕЛ 2. ОДНОМЕРНЫЕ ГАЗОВЫЕ ПОТОКИ
- •2.1 Звуковые волны. Скорость звука. Излучение звука
- •2.2 Волны конечной интенсивности. Инварианты Римана. Характеристики
- •2.3 Механизм образования скачков уплотнения
- •2.4 Прямые скачки уплотнения. Ударная адиабата
- •2.5 Скорость распространения ударной волны и спутного потока за ней
- •2.6 Элементарная теория ударной трубы
- •2.7 Косые скачки уплотнения
- •2.8 Теория мелкой воды
- •2.9 Волны горения и детонации в газах
- •2.10 Общие условия перехода от дозвукового течения к сверхзвуковому
- •РАЗДЕЛ 3. ПЛОСКИЕ ТЕЧЕНИЯ НЕВЯЗКОГО ГАЗА
- •3.1 Общие уравнения
- •3.2 Метод малых возмущений
- •3.3 Дозвуковые течения при малых возмущениях
- •3.5 Обтекание малого угла сверхзвуковым потоком
- •3.6 Обтекание тонкого профиля сверхзвуковым потоком газа
- •3.7 Волны разрежения. Центрированные волны
- •3.8 Общая задача о двумерном стационарном движении газа. Уравнение Чаплыгина
- •РАЗДЕЛ 4. ТЕЧЕНИЕ ГАЗА В СОПЛАХ И ДИФФУЗОРАХ
- •4.1 Формы сопел. Простейшая теория сопла. Истечение сверхзвуковой газовой струи из сопла на нерасчетном режиме
- •4.2 Дозвуковые и сверхзвуковые диффузоры
- •РАЗДЕЛ 5. ГАЗОВАЯ ДИНАМИКА ЭЛЕМЕНТОВ ТУРБОМАШИН
- •5.1 Обтекание конечных тел. Ламинарный и турбулентный след
- •5.2 Дозвуковое обтекание тонкого крыла. Формула Жуковского
- •5.3 Обтекание решетки профилей газа
- •5.4 Простейший расчет ступени лопаточной турбомашины
- •ЛИТЕРАТУРА
- •ПРИЛОЖЕНИЯ. ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ НА СЕМИНАРАХ И В РАСЧЕТНОМ ЗАДАНИИ
- •П1. Гидравлическое сопротивление трубы при ее внезапном расширении
- •П2. Расчет простейшего эжектора
- •П3. Пример расчета аэродинамического нагрева
- •П4. Гидравлический удар при внезапной остановке потока жидкости
- •П5. Трубка Пито при сверхзвуковом движении газа
- •П6. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД)
- •П.7. Одномерное стационарное течение газа по трубе постоянного сечения с подогревом
- •П.8. Адиабатическое течение газа с трением в трубе постоянного сечения
- •П.9. Варианты расчетного задания по курсу "Техническая газодинамика"
- •Вариант 1. Крыловой профиль в гиперзвуковом потоке
- •Вариант 2. Ракета А-4
- •Вариант 3. Снаряд
1
Глазков В.В.
ТЕХНИЧЕСКАЯ ГАЗОДИНАМИКА, конспект лекций по курсу «Техническая газодинамика»
Конспект содержит материалы курса, который является продолжением основного курса «Механика жидкости и газа», читаемого студентам в течение двух семестров. Акцент, в первую очередь, делается на простейшем учете эффектов сжимаемости среды при течении газа с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями в соплах, диффузорах и иных технических устройствах.
Предназначено для студентов специальности 140414 (Теплофизика и теоретическая теплотехника).
__________________
2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ |
4 |
|
РАЗДЕЛ 1. УРАВНЕНИЯ ГАЗОВОЙ ДИНАМИКИ ДЛЯ |
5 |
|
ЭЛЕМЕНТАРНОЙ СТРУЙКИ – ПОВТОРЕНИЕ ПРОЙДЕННОГО |
|
|
1.1 |
Используемый математический аппарат |
5 |
1.2 |
Уравнение неразрывности |
7 |
1.3 |
Уравнение количества движения |
8 |
1.4 |
Уравнение энергии |
9 |
1.5 |
Предельная скорость движения газа. Число Маха и |
12 |
коэффициент скорости |
|
|
РАЗДЕЛ 2. ОДНОМЕРНЫЕ ГАЗОВЫЕ ПОТОКИ |
15 |
|
2.1 |
Звуковые волны. Скорость звука. Излучение звука |
15 |
2.2 |
Волны конечной интенсивности. Инварианты Римана. |
18 |
Характеристики |
|
|
2.3 |
Механизм образования скачков уплотнения |
19 |
2.4 |
Прямые скачки уплотнения. Ударная адиабата |
21 |
2.5 Скорость распространения ударной волны и спутного потока за |
26 |
|
ней |
|
|
2.6 |
Элементарная теория ударной трубы |
28 |
2.7 |
Косые скачки уплотнения |
30 |
2.8 |
Теория мелкой воды |
35 |
2.9 |
Волны горения и детонации в газах |
36 |
2.10 Общие условия перехода от дозвукового течения к |
40 |
|
сверхзвуковому |
|
|
РАЗДЕЛ 3. ПЛОСКИЕ ТЕЧЕНИЯ НЕВЯЗКОГО ГАЗА |
43 |
|
3.1 |
Общие уравнения |
43 |
3.2 |
Метод малых возмущений |
45 |
3.3 |
Дозвуковые течения при малых возмущениях |
46 |
3.4 |
Сверхзвуковые течения при малых возмущениях. |
47 |
Характеристики 1-го и 2-го рода |
|
|
3.5 |
Обтекание малого угла сверхзвуковым потоком |
49 |
3.6 |
Обтекание тонкого профиля сверхзвуковым потоком газа |
51 |
3.7 |
Волны разрежения. Центрированные волны |
53 |
3.8 |
Общая задача о двумерном стационарном движении газа. |
59 |
Уравнение Чаплыгина |
|
|
РАЗДЕЛ 4. ТЕЧЕНИЕ ГАЗА В СОПЛАХ И ДИФФУЗОРАХ |
61 |
|
4.1 Формы сопел. Простейшая теория сопла. Истечение |
61 |
|
сверхзвуковой газовой струи из сопла на нерасчетном режиме |
|
|
4.2 |
Дозвуковые и сверхзвуковые диффузоры |
67 |
РАЗДЕЛ 5. ГАЗОВАЯ ДИНАМИКА ЭЛЕМЕНТОВ |
72 |
|
ТУРБОМАШИН |
|
|
3 |
|
5.1 Обтекание конечных тел. Ламинарный и турбулентный след |
72 |
5.2 Дозвуковое обтекание тонкого крыла. Формула Жуковского |
77 |
5.3 Обтекание решетки профилей газа |
80 |
5.4 Простейший расчет ступени лопаточной турбомашины |
83 |
ЛИТЕРАТУРА |
88 |
ПРИЛОЖЕНИЯ. ЗАДАЧИ, РЕШАЕМЫЕ НА СЕМИНАРАХ И В |
89 |
РАСЧЕТНОМ ЗАДАНИИ |
|
П1. Гидравлическое сопротивление трубы при ее внезапном |
89 |
расширении |
|
П2. Расчет простейшего эжектора |
91 |
П3. Пример расчета аэродинамического нагрева |
93 |
П4. Гидравлический удар при внезапной остановке потока |
94 |
жидкости |
|
П5. Трубка Пито при сверхзвуковом движении газа |
95 |
П6. Прямоточный воздушно-реактивный двигатель (ПВРД) |
97 |
П.7. Одномерное стационарное течение газа по трубе постоянного |
99 |
сечения с подогревом |
|
П.8. Адиабатическое течение газа с трением в трубе постоянного |
100 |
сечения |
|
П.9. Варианты расчетного задания по курсу "Техническая |
102 |
газодинамика" |
|
4
ВВЕДЕНИЕ
Вниманию читателя предлагается конспект лекций, который содержит материалы курса «Техническая газодинамика», читаемого в течение первого семестра для студентов, обучающихся по программе магистров по специальности «Теплофизика и теоретическая теплотехника» (140414) на кафедре Инженерной теплофизики Московского энергетического института. Курс является продолжением основного курса механики жидкости и газа [7], читаемого студентам в течение двух семестров. В этой связи предполагается, что читателю, хотя бы в самых общих чертах, известны результаты, полученные для течения несжимаемой жидкости в каналах простейшей геометрии, а также и соответствующие уравнения, описывающие движение жидкости. В данном курсе акцент, в первую очередь, делается на учете эффектов сжимаемости среды при течении газа с дозвуковыми и сверхзвуковыми скоростями в соплах, диффузорах, ступенях турбин и компрессоров, а также и в иных технических устройствах, в том числе и с образованием скачков уплотнения, как прямых, так и косых. В связи с ограниченным размером курса, многие вопросы в этой интереснейшей области скорее обозначены, чем рассмотрены детально и читателя для более подробного ознакомления с теорией следует отослать к более фундаментальным курсам [1–6], а для ознакомления с конкретными техническими решениями – к курсам [8, 9].