3.2 喷管

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亚音速喷管出口气流马赫数最大等于 ：
A、1.85 C、 1.0 B、 B、 0.5 D、 D、 2.0
C
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亚音速喷管有( 亚音速喷管有(
)三种工作状态 )三种工作状态
A、亚临界，临界和超临界 亚临界， 稳定， B、稳定，不稳定和过渡 定常． C、定常．不定常和超定常 D、完全膨胀，不完全膨胀和过度膨胀 完全膨胀，
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(
)不是燃气涡轮喷气发动机喷管的功用 )不是燃气涡轮喷气发动机喷管的功用
A、提高燃气的速度 、 C、 产生反推力 、
B、提高燃气的压力 、 D、降低噪音 、
B
改变涡轮喷气发动机喷管的最小截面的 面积可以改变( 面积可以改变( )
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A、发动机的工作状态 B、反压 、 、 C、大气压 D、发动机的重量 、 、
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四种流动类型
三个划界限的反压将缩－扩形喷管内的流动划为四种流动类型 三个划界限的反压将缩－扩形喷管内的流动划为四种流动类型, 这四种流 动类型是: 动类型是 1、亚音速流态 当p* ＞ pb ≥ pb1时, 、亚音速流态:
是完全膨胀状态。 缩－扩形喷管内全为亚音速流, 同时 扩形喷管内全为亚音速流 同时Mae＜１。是完全膨胀状态。 ＜
2、管内产生激波的流态: 当pb1 ＞ pb ≥ pb2时, 、管内产生激波的流态
缩－扩形喷管的喉部为临界状态, 其下游一段为超音速气流 激波后为亚音 扩形喷管的喉部为临界状态 其下游一段为超音速气流,激波后为亚音 速气流,所以 所以, 所以这种流态也是完全膨胀状态。 速气流 所以 Mae ＜１ 。由于pe ＝ pb, 所以这种流态也是完全膨胀状态。
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7．当反压下降到某一数值时 出口 ．当反压下降到某一数值时, 截面处气流的压力恰好等于反压,出 截面处气流的压力恰好等于反压 出 口处既不产生激波, 也不产生膨胀 口处既不产生激波 这时的反压记作,又是一个划界 波, 这时的反压记作 又是一个划界 限的反压。 限的反压。 8．再降低反压 喷管出口截面处气 ．再降低反压, 流的压力大于反压, 流的压力大于反压 喷管外产生膨 胀。
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1．p* ＝pb时： 缩－扩形喷管内各截面上的压力均 相等, 故喷管内的气体没有流动, 相等 , 故喷管内的气体没有流动 , 沿喷管轴线的压 力和马赫数的分布如图曲线①表示, 力和马赫数的分布如图曲线① 表示 ,点 ① 表示通过喷 管的质量流量和出口截面的压比。 管的质量流量和出口截面的压比。 这时在收缩段气流的压力不断下降, 2．pb ＜ p*时：这时在收缩段气流的压力不断下降, 马赫数不断上升, 在喉部压力最低, 马赫数不断上升 , 在喉部压力最低 ,马赫数达到最大 但小于１ 在扩张段气流的压力又不断地上升, 值 , 但小于 １ , 在扩张段气流的压力又不断地上升 , 马赫数逐渐下降, 在出口截面压力等于反压, 马赫数逐渐下降 , 在出口截面压力等于反压 , 如图 曲线②所示。 曲线②所示。 继续下降时： 这时喉部气流达到音速, 3 ． pb 继续下降时 ： 这时喉部气流达到音速 , 即 ＝ 但由于这时反压的值大于喉部气流的压力, 所以, １。但由于这时反压的值大于喉部气流的压力, 所以, 气流流入扩张段后, 其压力又重新回升, 气流流入扩张段后 , 其压力又重新回升 , 到出口截 气流的压力等于反压。 面,气流的压力等于反压。
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B
A、亚临界 C、超临界
B、临界 D、过渡膨胀
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简单收敛形喷口的工作状态： 简单收敛形喷口的工作状态：
A、有两个，分别为亚音速排气状态和超音速排气状态 B、有三个，分别是亚临界、临界和超临界工作状态 C、有三个，分别是亚音速排气，音速排气和超音速排气状态 D、有两个，分别为不完全膨胀状态和过度膨胀状态
当:
p* p* 喷管处于亚临界工作状态, 喷管处于亚临界工作状态 π* = 4 < 4 =1.85时,喷管处于亚临界工作状态 b pb pcr
这时喷管出口气流马赫数小于１ 这时喷管出口气流马赫数小于１ 出口静压等于反压, 出口静压等于反压 是完全膨胀 实际落压比等于可用落压比, 而且随着反压的降低, 实际落压比等于可用落压比 而且随着反压的降低 通过喷管的质量流量不断的增加 所以我们定义: 喷管出口反压大于气流的临界压力, 所以我们定义 喷管出口反压大于气流的临界压力 喷管内和喷管出口处气流的速度全部为亚音速气 流的工作状态称为亚临界工作状态
A
当收缩喷管的实际落压比等于可用落压 比时，喷管处于( )工作状态 比时，喷管处于( )工作状态
A、亚临界 C、超临界 B、临界 D、不能判断的
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D
当收缩喷管的可用落压比等于1.85时 当收缩喷管的可用落压比等于1.85时， 1.85 喷管处于( )工作状态 喷管处于( )工作状态
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继续降低反压, 喉部以后, 4．继续降低反压, 喉部以后, 气流加速到超音 但是, 速, 但是,最初不能使整个扩张段内的流动全为 超音速, 超音速 , 因为这时的反压仍然大于为获得全超 音速所需的出口压力， 所以， 音速所需的出口压力 ， 所以 ， 由喉部下游的超 音速气流在高反压的作用下, 在扩张段的某个 音速气流在高反压的作用下 , 截面上形成一道正激波, 截面上形成一道正激波 , 激波的位置随反压的 大小而变, 反压愈高, 激波离喉部愈近。 大小而变 , 反压愈高 , 激波离喉部愈近 。 超音 速气流通过激波后突变为亚音速气流, 速气流通过激波后突变为亚音速气流 , 压力突 然升高, 然升高 , 而后气流在扩张段内流动马赫数逐渐 减小, 压力逐渐增高, 到出口截面气流的压力 减小 , 压力逐渐增高 , 等于反压。 等于反压。
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C、超临界工作状态 、超临界工作状态
当:
p* p* 4 时喷管处于超临界工作状态。 π = > 4 =1 5 .8 时喷管处于超临界工作状态。 pb pcr
* b
这时喷管出口气流马赫数等于１, 这时喷管出口气流马赫数等于１ 出口静压等于临界压力而大于反压, 是不完全膨胀, 出口静压等于临界压力而大于反压 是不完全膨胀 实际落压比小于可用落压比 当来流总压和总温不变时, 当来流总压和总温不变时 通过喷管的质量流量不 随反压的变化而变化, 随反压的变化而变化 达到最大值 所以我们定义: 喷管出口反压小于气流的临界压力, 所以我们定义 喷管出口反压小于气流的临界压力 喷管出口处气流的速度等于音速的工作状态称为 超临界工作状态。 超临界工作状态。
A C
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亚音速喷管的喷口位于： 亚音速喷管的喷口位于：
A、排气管之前 、 C、扩压器之前 、 B B、排气管之后 、 D、扩压器之后 、
燃气涡轮喷气发动机喷管的实际落压比 是：
A、 喷管进口处的静压与出口处的总压之比 、 B、喷管进口处的静压与出口处的静压之比 、 C、喷管进口处的总压与出口处的总压之比 、 D、喷管进口处的总压与出口处的静压之比 、
喷管的扩张段全部为超音速气流, 所以, 喷管的扩张段全部为超音速气流 所以 Mae ＞１。由于pe ＞ pb, 所以这种 流态是未完全膨胀状态。 流态是未完全膨胀状态。
在缩－扩形喷管出口建立超音速流的条件有两个, 这就是: 要满足面积比公式 和压力比公式
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D
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燃气涡轮喷气发动机喷管的实际落压比： 燃气涡轮喷气发动机喷管的实际落压比：
A、可以等于可用落压比 C、可以大于可用落压比 B、一定等于可用落压比 D、可以小于可用落压比
Fra Baidu bibliotekA D
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2、收缩喷管的三种工作状态 、 A、亚临界工作状态 、亚临界工作状态
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5．随着反压的降低, 扩张段内的激波的位置向 ．随着反压的降低 远离喉部的方向移动, 当反压降到某一数值时, 远离喉部的方向移动 当反压降到某一数值时 正激波的位置刚好在拉瓦尔喷管的出口处, 正激波的位置刚好在拉瓦尔喷管的出口处 这 时喷管的扩张段已全部为超音速流动, 时喷管的扩张段已全部为超音速流动 超音速 气流通过正激波后变为亚音速气流。 气流通过正激波后变为亚音速气流。 出口截面 气流的压力恒等于反压,将此反压记作 将此反压记作,也是一 气流的压力恒等于反压 将此反压记作 也是一 个划界线的压力。 个划界线的压力。 6．反压再降低 激波移出管口变为斜激波系 这 ．反压再降低, 激波移出管口变为斜激波系,这 时喷管内的整个流动已固定下来不再随反压而 变化。反压的变化只影响管外的波系。 变化。反压的变化只影响管外的波系。反压降 激波强度变弱。 低, 激波强度变弱。
D
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3.2.2 超音速喷管
1、收敛－扩张喷管 、收敛－ 是一个先收缩后扩张形的管道。 先收缩后扩张形的管道 超音速喷管是一个先收缩后扩张形的管道。
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2、收敛－扩张形喷管气流流动状态 收敛－
在缩－扩形喷管中, 面积比公式：在缩－扩形喷管中, 任意一个截面的 γ 面积与临界截面的面积之比 γ −1 γ M a 1+
2 + 1 2( − ) 1
A 1 = A M a cr
2 γ +1 2

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不同反压下缩－ 一、不同反压下缩－扩形喷管中的流动 面积比公式告诉我们: 面积比公式告诉我们 要建立一定数的超音速气流, 要建立一定数的超音速气流 就必须有一定 的管道面积比。但这仅仅是一个必要条件, 的管道面积比。但这仅仅是一个必要条件 具备了面积比的条件后, 具备了面积比的条件后 能否实现超音速流 动, 还要由气流本身的总压和一定的反压条 件来决定。 件来决定。 为了方便, 保持总压不变, 为了方便 保持总压不变 看反压的变化对 缩－扩形喷管内流动所产生的影响
3、管外产生斜激波的流态: 3、管外产生斜激波的流态: 当pb2 ＞ pb ≥ pb3 喷管的扩张段全部为超音速 气流, 所以, 所以这种流态是过度膨胀状态。 气流 所以 Mae ＞１。由于pe ＜ pb, 所以这种流态是过度膨胀状态。 4、管外产生膨胀波的流态 当pb3 ＞ pb时, 、管外产生膨胀波的流态:
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B、临界工作状态 、临界工作状态 工作状态:
当:
p* p* 4 π = = 4 =1 5时喷管处于临界工作状态 .8 时喷管处于临界工作状态, pb pcr
* b
这时喷管出口气流马赫数等于１ 这时喷管出口气流马赫数等于１ 出口静压等于反压, 出口静压等于反压 而且都等于临界压力是完全膨胀 实际落压比等于可用落压比, 都等于临界压比, 这时, 实际落压比等于可用落压比 都等于临界压比 这时 当来流总压和总温不变时, 当来流总压和总温不变时 通过喷管的质量流量达到 最大值 所以我们定义: 喷管出口反压等于气流的临界压力, 所以我们定义 喷管出口反压等于气流的临界压力 喷 管出口处气流的速度等于音速的工作状态称为临界工 作状态
B
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简单收敛形喷口： 简单收敛形喷口：
A、排气速度小于音速时．是不完全膨胀状态 排气速度小于音速时． 排气速度等于音速时， B、排气速度等于音速时，是不完全膨胀状态 排气速度小于或等于音速时， C、排气速度小于或等于音速时，是不完全膨胀状态 排气速度小于音速时， D、排气速度小于音速时，是完全膨胀状态
A
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亚音速喷管是一个( 亚音速喷管是一个(
A、 圆柱形 、 C、收敛形 、 C
)的管道 )的管道
B、扩张形 、 D、缩扩形 、
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亚音速喷管是由(
A、排气管和喷口 、 C、中介管和喷口 、
)组成的
B、整流锥和喷口 、 D、导流器和旋流器 、