Санкт – Петербургский Государственный
Университет Гражданской Авиации
А.И. Никифоров
Термодинамика и теплопередача. Учебное пособие
Раздел II. Основы газовой динамики гтд
Санкт – Петербург
2012
Содержание
Основные условные обозначения, сокращения, используемые индексы……..…5
Предисловие……………………………………………………………………...…..9
Введение…………………………………………………………………………….11
Раздел II
Основы газовой динамики
Тема 6. Свойства движущегося газа
6.1. Основные задачи газовой динамики…………………………………….....14
6.2. Структура основных понятий газовой динамики…………………………16
6.3. Международная стандартная атмосфера (МСА)……………………….....17
6.4. Свойства движущегося газа…………………………………………….…..20
6.5. Скорость звука. Число Маха…………………………………………….....21
6.6. Картина обтекания твёрдого тела потоком газа…………………………..23
6.6.1. Пограничный слой………………………………………………………...23
6.6.2. Ядро потока………………………………………………………………..25
6.7. Распространение малых возмущений в потоке…………………………...26
6.8. Обтекание сверхзвуковым потоком плоской стенки, выпуклых и
вогнутых поверхностей………………………………………………..…...31
6.8.1. Обтекание плоской стенки…………………………………………..…...31
6.8.2. Обтекание сверхзвуковым потоком выпуклых поверхностей……..…..32
6.8.3. Обтекание сверхзвуковым потоком вогнутых поверхностей……..…...33
6.9. Скачки уплотнения и их особенности………………………………..……35
Проверьте, как Вы усвоили материал……………………………………..……41
Тема 7. Основные уравнения газовой динамики
7.1. Основные допущения, принимаемые в газовой динамике…………….....42
7.2. Уравнение неразрывности (расхода)……………………………………....43
7.3. Уравнение первого закона термодинамики…………………………..…...45
7.4. Уравнение сохранения энергии……………………………………….....…48
7.5. Применение уравнения сохранения энергии и уравнения
неразрывности к элементам ГТД…………………………………..……...53
7.6. Обобщённое уравнение Бернулли…………………………………..……..57
7.7. Уравнение Эйлера о количестве движения…………………………..……64
7.8. Уравнение Эйлера о моменте количества движения………………..……66
Примеры решения задач…………………………………………………..…….71
Проверьте, как Вы усвоили материал……………………………………..……78
Тема 8. Термодинамика газового потока
8.1. Форма канала, необходимая для разгона и торможения газового
потока…………………………………………….………………………....80
8.2. Параметры заторможенного потока………………………………..……...85
8.3. Уравнение сохранения энергии в параметрах заторможенного
потока…………………………………………………………………….....87
8.4. Измерение параметров потока…………………………………………..…88
8.5. Изменение полной температуры и полного давления в газовом
потоке…………………………………………………………………….....89
8.6. Скорость истечения газа из сопла……………………………………….....91
8.7. Критические параметры газового потока. Критическая скорость…….....96
8.8. Основные газодинамические функции и их использование при расчётах
газовых потоков………………………………………………………….…99
8.9. Идеальное течение газа в соплах. Основные положения………………104
8.10. Режимы работы дозвукового сопла……………………………………..106
8.10.1. Изменение параметров потока в суживающемся (дозвуковом)
сопле……………………………………………………………………….106
8.10.2. Работа дозвукового сопла на расчётном режиме…………………….107
8.10.3. Работа дозвукового сопла на нерасчётном режиме………………….109
8.11. Режимы работы сверхзвукового сопла (сопла Лаваля)………………..112
8.11.1. Изменение параметров потока вдоль сопла Лаваля……………….....112
8.11.2. Влияние
на течение газа в сопле……………………………….….115
8.11.3. Влияние
и pH
на течение газа в сопле…………………………......118
8.12. Расход газа………………………………………………………………...120
8.13. Сопла с косым срезом……………………………………………………126
8.14. Эжекторное сопло………………………………………………………..128
8.15. Особенности разгона и торможения потока газа при различных
воздействиях………………………………………………………..........130
8.15.1. Расходное воздействие…………………………………………………131
8.15.2. Тепловое воздействие………………………………………………….132
8.15.3. Механическое воздействие…………………………………………….133
8.15.4. Воздействие трения…………………………………………………….133
8.15.5. Совместное влияние ряда воздействий на течение газа в сопле…….134
8.16. Основные выводы о движении газа в каналах переменного
сечения……………………………………………………………………135
8.17. Применение энтальпийной диаграммы для анализа процессов
ускорения газа в сопле……………………………………..……………136
Примеры решения задач……………………………………………………….140
Проверьте, как Вы усвоили материал…………………………………………147
Заключение………………………………………………………………………...149
Список использованной литературы……………………..……………………...150
Приложение П.1. Сравнение температурных шкал…………………………….152
Приложение П.2. Международная стандартная атмосфера (МСА)…………...153
Приложение П.3. Теплофизические величины………………………………….154
Приложение П.4. Газодинамические функции………………………………….155