52. Уравнение Гюгонио и анализ геометрического воздействия. Связь сжимаемости со скоростью потока, вывод и анализ. Другие уравнения и формулы, подтверждающие или повторяющие анализ уравнения Гюгонио.

Уравнение Гюгонио.

Рассмотрим ускорение и торможение газовых потоков за счет расширения и сужения каналов при отсутствии других воздействий: . По уравнению Бернулли ускорение всегда сопровождается изменением давления. При этом происходит взаимопревращение кинетической и потенциальной энергий при неизменной полной энтальпии: . Равнодействующая сил давления является единственной силой, изменяющей скорость газа: уравнение Г. показывает, что дозвуковой поток ускоряется в сужающемся канале и тормозится в расширяющемся, а сверхзвуковой наоборот.

56. Кинематика движения жидкой частицы. Виды движения. Вихревое и потенциальное движение, условия незавихренности, потенциал скорости. Основные понятия. Уравнения, описывающие вихревое течение.

Потенциальное течение – движение, при котором отсутствует движение частиц среды относительно собственных осей ( ).

Вихревое течение – если ротор скорости или циркуляция скорости по любому замкнутому контуру отлична от нуля, то частицы вращаются вокруг собственных осей.

Потенциал скорости – функция, частные производные которой соответствуют компонентам скорости: и т.д.

58. Распространение слабых возмущений в упругой среде. Виды и свойства характеристик. Простые двумерные волны и их источники. Механизм пересечения стационарных характеристик.

Волны Римана – любое простые стационарные волны, Фарнкля-Маера – стационарные сверхзвуковые.

Характеристика, характеристическая линия (поверхность) – такая поверхность, на которой решение уравнения волны существует, но является неопределенным. Любые линии, лежащие на этой поверхности, называются характеристиками. Неопределенность разрешается на линии пересечения двух характеристических поверхностей.

Слабые волны в дозвуковом течении распространяются во все стороны. Из-за того, что с одной стороны они сносятся потоком, скорость их распространения в направлении потока будет больше. В критическом течении волны сносятся со скоростью своего распространения. В сверхкритическом течении волны концентрируются внутри конуса Маха, вытянутого по потоку.

Характеристика волны существует только при , угол ее наклона равен , составляющая скорости набегающего потока перпендикулярна к характеристике. Характеристика сжатия возникает при обтекании острого угла, характеристика разряжения – при обтекании тупого угла. При пересечении характеристик происходит изменение параметров: при сжатии параметры увеличиваются, при расширении – уменьшаются.

62. Законы сохранения в теории скачков уплотнения и ударных волн. Природа потерь в нормальных разрывах поля скоростей.

Постоянство полной энтальпии газа при переходе через прямой скачок. Это объясняет энергоизолированное течение в струйке.

64. Динамическое соотношение на поверхностях нормального разрыва. Ударная адиабата Гюгонио. Системы скачков уплотнения, их реализация в сверхзвуковых входных устройствах.

Динамические соотношения связывают давление и плотность до и после скачка.

За скачком уплотнения:

Учитывая, что ,подставив в соотношение скоростей и выразив , получим:

Последнее выражение – предельный случай динамического соотношения для скачка, выродившегося в слабые возмущения – уравнение идеального адиабатного или изоэнтропного уравнения . Торможение в скачке уплотнения не является изоэнтропным, так как сопротивление изменению энтропии сопровождается потерями.

Ударная адиабата.

За счет повышения давления в скачке, , а за счет тепла удара . Поэтому в СУ сжатие идет по ударной адиабате – совокупности точек, изображающих состояние газа за серией скачков разной интенсивности. Идеальная адиабата показывает процесс внутри волны сжатия, ударная адиабата – ГМТ, отображающее состояние за множеством разных скачков. Из-за выделяющегося тепла удара, сжать газ в СУ до нуля невозможно.

Тепло, выделившееся в СУ (тепло удара).

Система СУ.

Увеличение количества скачков приводит в снижению потерь, поэтому выгодно применять несколько СУ. В оптимальной системе СУ интенсивность всех скачков одинакова.