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發動機氣動力學

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研究空氣和燃氣與發動機各零部件相對運動及其相互作用的學科,是流體力學的一個分支。發動機氣動力學的理論基礎與空氣動力學相同。空氣和燃氣流經發動機的各個部件時,氣體的壓力、溫度、速度都發生很大的變化,發動機運動部件和氣體之間還有機械能的傳遞。對發動機氣動力學的深入研究,為提高發動機各個部件的工作性能打下了基礎。

1 發動機氣動力學 -簡介

研究空氣和燃氣與發動機各零部件相對運動及其相互作用的學科,是流體力學的一個分支。發動機氣動力學的理論基礎與空氣動力學相同。

空氣和燃氣流經發動機的各個部件時,氣體的壓力、溫度、速度都發生很大的變化,發動機運動部件和氣體之間還有機械能的傳遞。對發動機氣動力學的深入研究,為提高發動機各個部件的工作性能打下了基礎。


2 發動機氣動力學 -進氣道空氣動力學  

研究各種類型的亞音速和超音速進氣道內部和外部空氣的流動,尋求最佳的進氣道幾何形狀,使得空氣在進氣道內部流動時具有最小的流動損失,在進氣道外部具有較小的阻力。隨著飛行器飛行速度的提高和飛行速度的大範圍變化,空氣流過進氣道時產生複雜的激波系,激波與固體壁的附面層相交往往使附面層分離產生空氣旋渦,這不僅會增加流動損失,而且使進氣道出口流場不均勻,產生流場畸變,導致發動機工作不穩定。為減少超音速進氣道的流動損失,減小進氣道出口的流場畸變,正進行大量的研究工作。



3 發動機氣動力學 -噴管氣動力學  

研究各種類型收斂噴管和收斂-擴張噴管內氣體的流動和在不同壓降條件下噴管幾何形狀的調節。根據發動機性能的要求確定噴管的尺寸和形狀,使氣體在噴管中加速流動時具有最小的流動損失,從而獲得更大的推力。在噴管燃氣流中含有液態或固態物質時的流動稱為兩相流動或多相流動。



4 發動機氣動力學 -葉片機氣動力學  

壓氣機和燃氣渦輪統稱為葉片機。葉片機氣動力學研究空氣在壓氣機中和燃氣在燃氣渦輪中的流動。提高氣體在葉片通道中的流動速度可以減少級數、縮小尺寸、改進設計。氣體的流動速度往往接近或超過音速。對葉片通道中的流動規律的研究,使壓氣機和燃氣渦輪部件與氣體之間能有效地進行機械能的傳遞,減小流動損失,提高壓氣機和燃氣渦輪的性能。



5 發動機氣動力學 -燃燒氣動力學  

研究火焰在可燃氣體中的傳播、火焰穩定的條件,以設計出燃燒效率高、流動阻力小並具有寬廣穩定工作範圍的燃燒室(見燃燒室、加力燃燒室)。在燃燒氣動力學和燃燒學的指導下,中國發明了沙丘駐渦火焰穩定器,使發動機加力燃燒室的性能獲得顯著提高。

發動機氣動力學還研究兩股不同能量氣流的滲混或引射。發動機氣動力學的研究,在計算機技術的輔助下已廣泛應用有限差分、有限元素等數值計算方法,並在發動機氣動力學的許多領域內達到數值計算與實驗結果比較吻合的狀況。



6 發動機氣動力學 -參考書目

Mourice J.Zucrow, Joe D.Hoffmann,Gas Dynamics,John Wiley & Sons,New York,1976.

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