发动机原理第一章45节2shangzai
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第1章发动机原理 ppt课件
行程，热效率低于5%，最大功率为4.5 kW。
1867年奥托（Otto）和浪琴(Langen)发明了 一种更为成功的大气压力式内燃机。
1876年，Otto四冲程循环的内燃机，包括：
进气、着火前压缩、膨胀与排气。热效率14%，
质量减少近70%，有效地投入工业使用，形成
内燃机工业。
2019/12/28
2019/12/28
PPT课件
10/13
第二节 内燃机发展
三、内燃机增压技术
1902年，法国的路易斯.雷诺（Louis Renault）提出了机械增压技术。
1907年美国宾夕法尼亚的一家工厂试制成功 了世界上第一台增压发动机。
1915年，瑞士工程师阿尔弗雷德.波希
（Alfred Buchi）将增压器的机械驱动改造
二、内燃机燃料 第一次世界大战以后，对爆震问题有了进一
步的了解，通用公司发现了四乙铅的抗爆作 用，1923年将它用作汽油的添加剂。 尤金.荷德莱（Eugene Houdry）发明了催化 裂化法，提高了汽油的产量，同时使汽油获 得越来越好的抗爆性使发动机的压缩比不断 增加，动力性与燃油经济性得到了提高。 为了减少内燃机对日益短缺的石油基燃料的 依赖，各国正在开展替代燃料的研究，以取 代汽油和柴油，如燃用天然气、甲醇、乙醇 合成汽油、合成柴油以及二甲醚等。
汽车发动机原理
《汽车发动机原理》课程简介
本课程是车辆工程专业本科生继汽车构造课程之后的一门专 业基础课，是本专业汽车构造、汽车理论和汽车设计三门主 干课程的必要辅助课程，是专业必修课。
本课的目的是使学生通过学习，掌握内燃机性能评价指标， 内燃机特性以及影响因素；了解提高内燃机性能指标的途径 和措施；为合理使用、正确调整和使用内燃机以及深入研究 打下一定的理论基础，同时初步掌握内燃机的试验方法和实 验技能。
1867年奥托（Otto）和浪琴(Langen)发明了 一种更为成功的大气压力式内燃机。
1876年，Otto四冲程循环的内燃机，包括：
进气、着火前压缩、膨胀与排气。热效率14%，
质量减少近70%，有效地投入工业使用，形成
内燃机工业。
2019/12/28
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PPT课件
10/13
第二节 内燃机发展
三、内燃机增压技术
1902年，法国的路易斯.雷诺（Louis Renault）提出了机械增压技术。
1907年美国宾夕法尼亚的一家工厂试制成功 了世界上第一台增压发动机。
1915年，瑞士工程师阿尔弗雷德.波希
（Alfred Buchi）将增压器的机械驱动改造
二、内燃机燃料 第一次世界大战以后，对爆震问题有了进一
步的了解，通用公司发现了四乙铅的抗爆作 用，1923年将它用作汽油的添加剂。 尤金.荷德莱（Eugene Houdry）发明了催化 裂化法，提高了汽油的产量，同时使汽油获 得越来越好的抗爆性使发动机的压缩比不断 增加，动力性与燃油经济性得到了提高。 为了减少内燃机对日益短缺的石油基燃料的 依赖，各国正在开展替代燃料的研究，以取 代汽油和柴油，如燃用天然气、甲醇、乙醇 合成汽油、合成柴油以及二甲醚等。
汽车发动机原理
《汽车发动机原理》课程简介
本课程是车辆工程专业本科生继汽车构造课程之后的一门专 业基础课，是本专业汽车构造、汽车理论和汽车设计三门主 干课程的必要辅助课程，是专业必修课。
本课的目的是使学生通过学习，掌握内燃机性能评价指标， 内燃机特性以及影响因素；了解提高内燃机性能指标的途径 和措施；为合理使用、正确调整和使用内燃机以及深入研究 打下一定的理论基础，同时初步掌握内燃机的试验方法和实 验技能。
发动机工作原理-PPT
32
七、 汽油机与柴油机的相同点与不同点 相同点: 1 .每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴 转半周，进气冲程进气门开，排气冲程排气门开， 其余两个冲程进、排气门均光。 2.四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其 余三个冲程消耗能量。 3.必须用外力起动。 4.工作循环基本内容相似，主要机件的运动 相同，结构基本相同。
温度
370400K
压缩 冲程
提高燃烧 速度
转半圈
作功 冲程
燃烧作功 转半圈
排气 冲程
排出废气 转半圈
关
关
0.6-1.2Mpa
600700K
关
关
Max 35Mpa
Max18 00-
2200K
关
开
0.105-0.115 900-
MPa
120300K
六、 四冲程柴油机工作原理
每个循环也由进气、压缩、作功、排气四个冲程组 成。但由于柴油的性质与汽油不同，其混合气形成的方 式、着火方式与汽油机也不同。下述不同点：
u＝f（T） 即只要工质的初、终态温度T1,T2确定，不 论经过什么过程，其内能的变化都相等
Δu＝u2-u1=f(T2)-f(T1)
46
二、热力学第一定律
1. 热力过程及其所作的功 工质状态参数的一系列变化过程，叫做热力 过程，可用p－v图表示，其所做的功为（1kg气体）
47
图片
d F ds p A ds p dv
发动机是将其它形式的能量转 变为机械能的机器
5
二、发动机的分类
1. 按使用燃料分：汽油机、柴 油机等。 2. 按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发
动机。 3. 按气门位置分：顶置气门式发动机、侧
置气门式发动机。 4. 按气缸排列分：直列式发动机、v型发动
七、 汽油机与柴油机的相同点与不同点 相同点: 1 .每个工作循环曲轴转两周，每一冲程曲轴 转半周，进气冲程进气门开，排气冲程排气门开， 其余两个冲程进、排气门均光。 2.四个冲程中，只有作功冲程产生动力，其 余三个冲程消耗能量。 3.必须用外力起动。 4.工作循环基本内容相似，主要机件的运动 相同，结构基本相同。
温度
370400K
压缩 冲程
提高燃烧 速度
转半圈
作功 冲程
燃烧作功 转半圈
排气 冲程
排出废气 转半圈
关
关
0.6-1.2Mpa
600700K
关
关
Max 35Mpa
Max18 00-
2200K
关
开
0.105-0.115 900-
MPa
120300K
六、 四冲程柴油机工作原理
每个循环也由进气、压缩、作功、排气四个冲程组 成。但由于柴油的性质与汽油不同，其混合气形成的方 式、着火方式与汽油机也不同。下述不同点：
u＝f（T） 即只要工质的初、终态温度T1,T2确定，不 论经过什么过程，其内能的变化都相等
Δu＝u2-u1=f(T2)-f(T1)
46
二、热力学第一定律
1. 热力过程及其所作的功 工质状态参数的一系列变化过程，叫做热力 过程，可用p－v图表示，其所做的功为（1kg气体）
47
图片
d F ds p A ds p dv
发动机是将其它形式的能量转 变为机械能的机器
5
二、发动机的分类
1. 按使用燃料分：汽油机、柴 油机等。 2. 按工作循环分：四冲程发动机、二冲程发
动机。 3. 按气门位置分：顶置气门式发动机、侧
置气门式发动机。 4. 按气缸排列分：直列式发动机、v型发动
发动机的工作原理
发动机的工作原理引言概述：发动机是汽车的心脏，是汽车动力的来源，它通过内燃机的方式将燃料燃烧产生的能量转化为机械能，从而驱动汽车行驶。
发动机的工作原理是一个复杂而精密的过程，下面将详细介绍发动机的工作原理。
一、进气阶段1.1 空气进入发动机通过进气道将空气引入气缸内，空气中含有氧气，是燃料燃烧的必要条件。
1.2 汽缸内气流进入气缸内的空气经过气门控制进出，通过活塞的上下运动形成气缸内的气流。
1.3 汽缸内增压有些发动机会采用增压器来增加气缸内的进气密度，提高燃烧效率。
二、压缩阶段2.1 活塞压缩进气阀关闭后，活塞开始向上运动，将气缸内的空气压缩，使空气温度升高。
2.2 压缩比发动机的压缩比是指气缸内压缩先后容积的比值，影响着燃烧效率和动力输出。
2.3 燃油喷射在压缩阶段，燃油通过喷油嘴喷入气缸内，与压缩的空气混合形成可燃混合气。
三、爆燃阶段3.1 点火发动机点火系统会在适当的时机点燃混合气，引起爆燃，释放燃烧能量。
3.2 燃烧过程燃烧过程是一个快速的化学反应过程，燃料与氧气在高温高压下瞬间燃烧，产生高温高压气体。
3.3 活塞推动燃烧释放的能量推动活塞向下运动，转动曲轴，带动汽车的运动。
四、排气阶段4.1 排气门开启燃烧后的废气通过排气门排出气缸，准备进入排气系统。
4.2 排气系统排气系统包括排气管、消声器等部件，将废气排出车辆，减少噪音和排放。
4.3 回收能量有些高级发动机会采用涡轮增压器来回收排气的能量，提高燃烧效率。
五、循环重复5.1 运转稳定发动机的工作原理是一个连续循环的过程，进气、压缩、爆燃、排气四个阶段不断重复，保持发动机运转稳定。
5.2 燃油控制现代汽车发动机会通过电脑控制燃油喷射和点火时机，以实现燃油经济性和动力性的平衡。
5.3 故障排查发动机故障时，需要通过诊断仪等工具进行故障排查，找出问题所在并进行维修。
总结：发动机的工作原理是一个复杂而精密的过程，需要各个部件协同工作才干正常运转。
《发动机基本原理》PPT课件
(4) 排气行程
• 排气行程可燃混合气燃烧后生成的废气，必须从气缸中排除，以便进 行下一个工作循环。 当膨胀接近终了时，排气门开启，靠废气的 压力进行自由排气，活塞腑下止点后再向上止点移动时，继续将废气 强制排到大气中。活塞到上止点附近时，排气行程结束。这一行程在 示功图上用曲线br表示。在排气行程中，气缸内压力稍高于大气压力 ，约为0．105～0．115MPa。排气终了时，废气温度约为900～1200K 。 由于燃烧室占有一定的容积，因此在排气终了时，不可能将废 气排尽，这一部分留下的废气称为残余废气。
气缸总容积与燃烧室容积之比称为压缩比。一般用ε表示。
通常汽油机的压缩比为6～10， 柴油机的压缩比较高，一般为16～22。
第三节 发动机的工作原理
四行程汽油机的工作原理
进气行程
压缩行程
排气行程
作功行程
四行程发动机的工作原理剪辑
(1) 进气行程
(1）进气行程 化油器式汽油机将空气与燃料先在气缸外部的化油器 中进行混合，形成可燃混合气后吸人气缸。 进气过程中，进气门开启， 排气门关闭。随着活塞从上止点向下止点移动，活塞上方的气缸容积增大， 从而气缸内的压力降低到大气压以下，即在气缸内造成真空吸力。这样，可 燃混合气便经进气管道和进气门被吸人气缸。由于进气系统有阻力，进气终 了时气缸内的气体压力约为0．075～0．09MPa。
(2) 压缩行程
• 压缩行程为使吸人气缸的可燃混合气能迅速燃烧，以产生较大的压力 ，从而使发动机发出较大功率，必须在燃烧前将可燃混合气压缩，使 其容积缩小、密度加大、温度升高，故需要有压缩过程。在这个过程 中，进、排气门全部关闭，曲轴推动活塞由下止点向上止点移动一个 行程，称为压缩行程。在示功图上，压缩行程用曲线ac表示。活塞达 到上止点时压缩终了，此时，混合气被压缩到活塞上方很小的空间， 即燃烧室中。可燃混合气压力pc升高到0．6～1．2MPa，温度可达 60 0～700K。
汽车发动机的工作原理(图解)
汽车发动机的工作原理(图解)1. 前言汽车发动机是汽车的心脏，是汽车的核心部件，它的工作原理也十分复杂。
想要彻底理解汽车发动机的工作原理，需要深入了解汽车发动机的结构和工作过程。
本文将通过图解的方式，详细讲解汽车发动机的工作原理。
2. 发动机的基本构造汽车发动机主要由活塞、连杆、曲轴、气门、燃油系统等多个部件组成。
其中，活塞和曲轴是发动机的核心部件，它们的运动状态决定了发动机的输出功率。
汽车发动机一般分为四个部分：2.1 缸体和缸盖汽车发动机的主体部分是由缸体和缸盖组成的。
缸体是安装活塞、曲轴、连杆等部件的主体结构，缸盖则是安装气门、火花塞、凸轮轴等部件的组件。
缸体和缸盖通常是铸造或锻造而成的，由于发动机高温高压的工作环境，因此缸体和缸盖在制造过程中需要使用高温合金材料，以确保其高强度和高耐热性。
2.2 活塞和连杆活塞是发动机的运动部件之一，它通过连杆和曲轴实现了动力输出。
活塞在汽车发动机中的作用是将燃油混合物压缩并点燃，从而获得高温高压气体，在活塞的往复运动中将其功率输出到曲轴。
活塞通常由高强度铝合金材料制成，以保证其轻量化和高耐用性。
而连杆则是将活塞和曲轴连接起来的部件，一般使用高强度钢材和铝合金材料制造而成。
2.3 曲轴曲轴是汽车发动机的核心部件之一，它通过连杆将活塞的运动转化为曲轴的旋转运动，从而输出引擎的功率。
曲轴通常由高强度钢材制造而成，其表面需要涂抹润滑油膜以减少磨损，减少能量损失，并降低燃油消耗。
2.4 气门气门是发动机中的重要组成部分，它通过开启和关闭控制进出气体，从而控制发动机的输出功率。
气门通常分为进气门和排气门两种，其开关状态由凸轮轴控制。
凸轮轴是由与曲轴同步的皮带或链条带动的。
进气门只在缸体中的吸气冲程期间开启，让燃油混合物进入缸内，而排气门只在排气冲程期间开启，将燃烧后的废气从缸内排出。
2.5 燃油系统燃油系统主要由油泵、喷油器、油箱、油管等多个部分组成，其作用是提供燃油混合物并将其喷入缸内，从而和空气混合后燃烧。
发动机原理第一章45节2shangzai
•January 11, 2020
6 变截面管流
要用扩张型进气道
•January 11, 2020
6 变截面管流
•January 11, 2020
6 变截面管流
思考题 如何设计超音速进气道？超音速战机
在设计高度以2Ma巡航，涡扇发动机 的风扇进口Ma要求0.55Ma。
•January 11, 2020
•January 11, 2020
6 变截面流
超音速气流举例
进口 出口 相对变化
A
0.00352 0.00221 0.6278
ρ
0.5713 1.4565 2.5494
V
497.17 310.73 0.6250
Ma 1.9310 1
0.5179
T
164.71 239.93 1.4567
p
27013 100312 3.7135
带入总焓的公式，可得到 T * T v2 const 2C p
•January 11, 2020
•January 11, 2020
5.滞止参数
T
*
T
1
k
1 2
M
2 a
Cp
kR k 1
k
p*
p1
k
2
1
M
2 a
k 1
k
*
1
象
V↑
•January 11, 2020
6 变截面管流
超声速气体进入变截面管道
？V ↓ ？V ↑
•January 11, 2020
6 变截面管流
通过速度变化率与面积变化率的关系
6 变截面管流
要用扩张型进气道
•January 11, 2020
6 变截面管流
•January 11, 2020
6 变截面管流
思考题 如何设计超音速进气道？超音速战机
在设计高度以2Ma巡航，涡扇发动机 的风扇进口Ma要求0.55Ma。
•January 11, 2020
•January 11, 2020
6 变截面流
超音速气流举例
进口 出口 相对变化
A
0.00352 0.00221 0.6278
ρ
0.5713 1.4565 2.5494
V
497.17 310.73 0.6250
Ma 1.9310 1
0.5179
T
164.71 239.93 1.4567
p
27013 100312 3.7135
带入总焓的公式，可得到 T * T v2 const 2C p
•January 11, 2020
•January 11, 2020
5.滞止参数
T
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k
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M
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kR k 1
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M
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象
V↑
•January 11, 2020
6 变截面管流
超声速气体进入变截面管道
？V ↓ ？V ↑
•January 11, 2020
6 变截面管流
通过速度变化率与面积变化率的关系
汽车发动机原理PPT课件PPT课件PPT学习教案
四、课程的特点、要求、学时分配、 考核
特点:本课程理论性较强，无多少实物供参照，课堂上 的讲授以理论分析和推导为主。
要求:要求课上集中精力听讲，做好笔记，课下及时复
习。对重点章节要熟练掌握。
学时分配：总学时96
参考书：1.《汽车发动机原理》（第二版）陈培陵主编 人民交通出版社 2003
2.《车辆内燃机第原3页理/共4》5页（第一版）秦有方主编 北京理工大学出版社 1997
第一章 发动机性能
本章要求：
了解：热力系统、工质、 功、热量、内能和熵等 概念，理想气体和卡诺 循环等。
理解：热力学第一和第 二定律，Ｐ－Ｖ图和Ｐ －Ｓ图，理想气体的热 力过程和发动机的理想 循环。
第4页/共45页
第一节 发动机理论循环
为便于分析内燃机的实际工作过程，将内燃机的某个 循环的各个实际过程全部抽象的概括为若干个可逆过 程，这样得到的一个闭合循环，称为理想循环。 理想化的原则及方法： 1、工质所经历的状态变化为一闭合循环； 2、假设工质是理想气体； 3、组成各循环的过程都是可逆的； 4、假设外界无数高温热源等容或等压向工质加热； 5、假设工质的压缩及膨胀是绝热等熵过程。
第5页/共45页
要求掌握：
1、车用发动机的理想循环各是什么； 2、理想循环各由哪些过程组成； 3、影响理想循环热效率的因素； 4、车用发动机理想循环的比较。
第6页/共45页
一、三种基本循环
1、实际循环及理想化
实际工作过程：
进气、压缩、 燃烧、 膨胀、 排气
汽油机的理想循环： 等容加热循环
低速柴油机的理想循环： 等压加热循环
Pi=Wci/Vh (kpa)
2）单位：Wci（J），Vh（L），Pi （kpa）
《汽车发动机原理》课件
曲轴
将活塞的直线运动转化为旋转运动，输出 动力。
活塞
在气缸内上下运动，通过与气缸盖的配合 完成工作循环。
发动机的工作原理
01
02
03
04
进气过程
空气通过气。
压缩过程
活塞向上运动，压缩可燃混合 气，提高其温度和压力。
燃烧过程
当活塞达到上止点时，火花塞 产生电火花点燃可燃混合气， 产生能量推动活塞向下运动。
点火系统
燃烧过程
燃烧效率
排放控制
排放污染物
一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等。
排放法规
各国对汽车排放标准的规定。
排放控制技术
三元催化转换器、颗粒物捕集器等，降低污染物排放 。
03
发动机的性能指标
动力性能
总结词
衡量汽车加速、爬坡和最高车速的能力。
详细描述
动力性能主要通过汽车的加速时间、最大爬坡度以及最高车速来衡量。加速时 间越短，车辆的加速性能越好；最大爬坡度越大，车辆的爬坡能力越强；最高 车速越高，车辆的极速性能越好。
燃料电池技术
总结词
燃料电池技术是一种将化学能转换为电 能的发电技术，通过燃料和氧化剂之间 的化学反应产生电流。
VS
详细描述
燃料电池技术利用燃料（如氢气）和氧化 剂（如氧气）之间的化学反应来产生电能 。与传统的内燃机相比，燃料电池技术具 有更高的效率和更少的排放。然而，目前 燃料电池技术的成本较高，且需要特殊的 燃料和氧化剂。
排气过程
燃烧后的废气通过排气门排出 气缸，完成一个工作循环。
02
发动机的工作循环
四冲程发动机工作循环
吸气冲程
空气通过进气门进入汽缸，与 汽油混合形成可燃混合气。
发动机原理完整版第一章23、45节PPT课件
例如:
GE90(BY777) F=392000N, qma=1420kg/s
D=3.524m
wp-11(无人机) F=8500N, qma=13kg/s
2020/11/20
D=0.3m
21
一、性能指标
2、单位推力 单位：N ·s/kg
Fs F qma
每秒钟流过发动机的每公斤空气产生的推力. 忽略进出口流量变化，完全膨胀：Fs V9 V0 又进行地面台架试验： Fs V9
提供推动力的作用：
(1) 克服飞行阻力 (2) 飞机达到一定速度机翼产生升力 (3) 矢量推力俯仰（偏航）力矩 推力分布
2020/11/20
3
二、推力公式推导
• 取发动机单独安装于短舱的安装形式
– 远前方为“0”截面 – 短舱进口为“01”截面 – 尾喷管出口为 “9”截面
2020/11/20
4
二、推力公式推导
• 气流流经发动机内、外所产生的反作用力：
Fout：气流作用于短舱外表面的轴向合力 Fin： 发动机内各部件所受气流反作用力的轴向合力
F F F ef f 2020/11/20
in
ou5t
二、推力公式推导
• Fout
9
F pdA X
out
f
01
• dA — 短舱外表面微元面积在垂直于轴向
方向上的投影；
2020/11/20
19
一、性能指标
• 示例： • 进行发动机地面台架试车，其中发动机进
口流量100kg/s，进口速度120m/s，排气速 度800m/s，尾喷管完全膨胀，则发动机产 生的推力是多少？ • A 68000N • B 80000N
2020/11/20
汽车发动机的作用和工作原理ppt课件
29
车用内燃机 车用内燃机 车用内燃机
§2.4 发动机的分类
水冷发动机
风冷发动机 四冲程发动机 二冲程发动机 汽油发动机
柴油发动机
化油器式发动机 直接喷射式发动机发动机
车用内燃机
单缸发动机 多缸发动机
车用内燃机
单列式发动机
双列式发动机
30
§2.5 发动机的总体构造
两大机构
曲柄连杆机构 配气机构
供给系 点火系 五大系统 冷却系 润滑系 起动系
上止点 下止点 活塞行程(S) 曲柄半径(R) 气缸工作容积(V h ) 发动机工作容积(VL) 燃烧室容积(Vc ) 气缸总容积(Va ) 压缩比
曲轴回转中心
曲柄
3
三、四冲程发动机的简单工作原理
四冲程发动机：曲轴旋转二周， 活塞往复4个行程完成一个工作
循环，称为4冲程发动机。
53
第2章 传动系概述
2.2 汽车驱动形式与传动系统布置 2.2.2 传动系统的布置形式
5．四轮驱动(4WD) 4WD的优点是：四个车轮均有动力，地面附着率最大，
通过性和动力性好。
54
第4章 手动变速器
4.1 概述 4.1.1 变速器的功用
1．实现变速变矩。变速器通过改变传动比，扩大驱动轮转 矩和转速的变化范围，以适应经常变化的行驶条件，同 时使发动机在有利的工况下工作；
16
17
18
19
20
二、四冲程柴油机的工作原理
温度800~1000K
温度300~370K 压力800~900
kPa
温度800~1000K 压力3~5 MPa
压力105~400 kPa
终了：温度 800~1000K压力
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6 变截面管流
思考题 如何设计超音速进气道？超音速战 机在设计高度以2Ma巡航，涡扇发动 机的风扇进口Ma要求0.55Ma。
•April 15, 2020
6 变截面管流
前方气流 2Ma
0.55Ma
使用纯收缩管道是否可以?
是否需要使用二元进气道?
•April 15, 2020
6 变截面管流
dA A
•April 15, 2020
•April 15, 2020
5.滞止参数
T
*
T 1
k
1 2
M
2 a
Cp
kR k 1
k
p*
p1
k
2
1
M
2 a
k 1
k
*
1
k
1 2
M
2 a
k 1
5.滞止参数
环境温度：15⁰C、 音速C=340m/s
行走 1m/s Ma=0.003 T=15.0005 ⁰C
↓↑ ↑↓ ↓↑ ↑↓ ↑↓
•April 15, 2020
6 变截面管流
思考题 如何设计亚音速进气道？亚音速客 机在设计高度以0.8Ma巡航，涡扇发 动机的风扇进口Ma要求0.55Ma。
•April 15, 2020
6 变截面管流
要用扩张型进气道
•April 15, 2020
6 变截面管流
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Ma 0 0.119 0.999 1 1
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静温 288.15 287.332 240.107 240.107 240.107
速度 0 40.543 310.653 310.653 310.653
出口静压 100000 100000 100000 158475 264125
发动机喷管速度演示
常规风速12级风32m/s 发动机地面慢车喷口速度100-120m/s
•录像演示
•April 15, 2020
6 变截面管流
发动机内部工质是可压缩气体 可压缩气体高速流动时，存在神奇 现象
V↑
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6 变截面管流
超声速气体进入变截面管道
？V ↓ ？V ↑
7 临界参数
假设气体在管道中作等熵加速流动，那么随着 气体速度的增加，当地音速不断下降。
C pT
1 2
v2
const
c kRT
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5.滞止参数
稳态一维定常流动的能量方程： h 1 v2 const 2
定常流动中v等熵地将为0的点，称为驻 点、滞止点。
h* 0 h 1 v2 const 2
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5.滞止参数
定比热容的理想气体： h CpT
带入总焓的公式，可得到 T * T v2 const 2C p
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•示例 •以发动机的尾喷管为例。 •尾喷管进口速度174m/s、出口速度417m/s •尾喷管进口温度507.6K 出口温度442.6K
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3、音速
c dp kRT
d
• 音速随当地温度变化而变化,并不是定值 • 示例: • T=15⁰C C=340.3m/s
出口
0.00221 1.4565 310.73 1 239.93 100312
相对变化
0.6278 2.5494 0.6250 0.5179 1.4567 3.7135
6 变截面管流
气流速度与管道截面变化的关系
参数
V T Ma p ρ
dA<0 Ma<1 Ma>1
↑
↓
↓
↑
↑
↓
↓
↑
↓
↑
dA>0 Ma<1 Ma>1
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6 变截面管流
通过速度变化率与面积变化率的关
系理解
dA A
(M
2 a
1)
dv v
Ma>1 dv与dA同号 dA<0 dv<0 dA>0 dv>0
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超音速气流举例
A ρ V Ma T p
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进口
0.00352 0.5713 497.17 1.9310 164.71 27013
(M
2 a
1)
dv v
Ma=1时，dA=0 截面积取极值，称 为临界截面
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6 变截面管流
以收缩管道为例理解临界截面
288.15K
100000Pa
进口总压 流量 100000 0 101000 1.000 180000 9.155 300000 14.531 500000 24.219
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2、能量方程
h
1 2
v2
C pT
1 2
v2
const
• 同时可以看出，气体在变截面流管中的 流动，气流的速度与温度同时变化。
• 气体加速，T降低 宏观动能 ← 内部储能 • 气体减速，T升高 宏观内能 → 内部储能
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•示例 •以发动机的进气道为例。 •V0=0 进口速度124.3m/s •T0=288.15K 进口温度280.4K
CFM56发动机
•April 15, 2020
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气动热力学基础
• 1、连续方程 • 2、能量方程 • 3、音速 • 4、马赫数 • 5、滞止参数
• 6、变截面管流 • 7、临界参数 • 8、速度系数 • 9、密流函数 • 10、激波
1、连续方程
qm 1A1v1 2 A2v2
小结
在绝能管流中，气体总温永远不变； 在绝能等熵流动中，总压不变，若流动不等熵， 总压下降 在绝能流动中，若气流速度发生变化，静温和 当地音速也将发生变化 在收缩管道中，亚音速气流最高可加速至音速， 超音速气流最低可降至音速； 临界截面只能是管道的最小截面，气流只能在 最小截面处达到音速。
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4、马赫数
• Ma：气体速度与当地音速之比
vv M a c kRT
Ma=0.3
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Ma=0.6？
作业1
• （1）飞机的Ma增加1倍，其空速是否也增 加一倍？为什么？
• （2）气体在尾喷管中Ma增加1倍，气流速 度是否也增加1倍？为什么？
自行车 18km/h Ma=0.015 T=15.0125 ⁰C
汽车 108km/h Ma=0.088 T=15.4482 ⁰C
客机 700km/h Ma=0.57 T=33.7403 ⁰C
战斗机
2Ma
T=245.319 ⁰C
流星
10000km/h T=3830.53 ⁰C
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