普朗特-迈耶尔流动

中文名 普朗特-迈耶尔流动
应用学科 空气动力学
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简介

L.普朗特于1907年和T.迈耶尔于1908年分别就完全气体的情况求出这种流动的解析解,这是对多维超声速流动最早的 理论贡献,因而得名。

解析

图1a中画出超声速流膨胀加速的情形。马赫数Ma >1的超声速气流沿直壁AO流动,O点处壁面外折相当于气流通道扩张,气流发生膨胀加速。从对应于原始气流的马赫线(见马赫数)OL 开始,沿任一条流线,流速不断增加,方向连续往下折转,到最后与直壁OB平行。普朗特和迈耶尔指出,在此问题中,不存在一个特征长度(例如球的特征长度是直径,而角则没有任何特征长度)。由此推得,在一条由折点O发出的射线上,流动参量应该不变,而且还可证明这些线都是马赫线。图1a中L OL 所围的扇形区是一个膨胀加速区,其中的每一条射线都表示一道膨胀波。把膨胀加速区中的任一道膨胀波OL 前后的流速分解为垂直和平行于波OL 的两个分量(图1b),分别以下标n和t表示,利用动量定理可以求得波后流速增加的微量dv如同气流向下折转的微量折角之间的关系:

式中为马赫角,它同马赫数Ma的关系为

上式可以积分,得出任意超声速来流经膨胀区后气流折角同马赫数的关系。工程上为了便于计算,已经编制出现成的数值表。上述马赫数Ma同折角的关系也适用于匀直超声速气流绕外凸曲面的流动(图2)。这时从壁面上任一点P发出的马赫线上的气流参量不变,根据P点壁面的切线相对于起始流的夹角和起始流的马赫数Ma 就可以求得P点和马赫线PQ上的气流马赫数Ma 。

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