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超声速空气动力学基础探究

【摘要】:当气体的流速等于或超过声速,也就是 Ma≥1.0 时,气体流动的特性又会出现一些与亚声速气体流动在本质上的差异,这种特性称为超声速气体流动特性。因此在高速气体流动问题中根据气体流动的速度是否大于声速,将其分成高亚声速与超声速气体流动问题两类型。高亚声速特性在第4章已讲述,本章主要讲述的是超声速气体流动特性。

前面第3章和第4章的内容已阐述,处理液体流动与低速气体流动等工程计算问题时,可以假设流体不可压缩,即将流体的压缩性忽略不计,以简化问题研究的难度。因为对于液体,除非发生空蚀现象导致液体气化,不可压缩流体的假设几乎都适用。虽然气体的显著特点在于其具有可压缩性,但是对于流动速度不大于 70~100 m/s 的气体,也就是 Ma<0.3 的气体,可压缩性并不明显,此时通常可以将气体当成不可压缩流体来处理。随着流体理论更进一步发展,实验与研究发现,如果 Ma≥0.3,可压缩性将会明显地影响气体热力学动力学的特性,而且随着气体的流速增加而增加,因此必须考虑气体密度的变化及其对其他物理性质的影响。通常将Ma<0.3的低速气体流动问题归属于不可压缩流体力学、不可压缩空气动力学与低速空气动力学的研究范畴,而将 Ma>0.3的高速气体流动问题归属于可压缩流体力学、可压缩空气动力学、气体动力学或高速空气动力学的研究范畴。当气体的流速等于或超过声速,也就是 Ma≥1.0 时,气体流动的特性又会出现一些与亚声速气体流动在本质上的差异,这种特性称为超声速气体流动特性。因此在高速气体流动问题中根据气体流动的速度是否大于声速,将其分成高亚声速与超声速气体流动问题两类型。高亚声速特性在第4章已讲述,本章主要讲述的是超声速气体流动特性。