- •Некоторые сведения из курсов физики и
- •1.1 Основные свойства газа
- •1.2. Основные сведения из термодинамики
- •2. Основные законы сжимаемой среды
- •2.1. Вводные замечания
- •2.2. Закон сохранения массы
- •2.3. Закон изменения количества движения
- •2.4. Закон изменения момента количества движения
- •2.5. Закон сохранения энергии
- •2.6. Уравнение Бернулли - Сен Венана. Параметры заторможенного газа
- •3. Число маха. Режимы течения газа
- •4. Связь между площадью сечения и скоростью потока газа. Сопло лаваля
- •5. Истечение газа из резервуара через сходящуюся насадку
- •6. Режимы работы сопла лаваля
- •7. Критерии подобия. Газодинамические функции
- •8. Скачки уплотнения
- •8.1. Скорость распространения волн сжатия
- •8.2. Прямой скачок уплотнения
- •8.3. Косой скачок уплотнения
- •9. Основные задачи установившегося движения газа в трубах
- •9.1. Изотермическое движение идеального газа в горизонтальном трубопроводе
- •9.2. Установившееся изотермическое движение реального газа в горизонтальном трубопроводе
- •1.1. Основные свойства газа 4
7. Критерии подобия. Газодинамические функции
В
газодинамике кроме числа Маха
вводят еще два критерия подобия:
коэффициент скорости
по формуле
(7.1)
и
безразмерная скорость
![]()
(7.2)
где
-
скорость газа в интересующем сечении
потока,
и
соответственно
критическая и максимально возможная
скорость газа в том же сечении. Значения
и
определяются
формулами (3.10) и (2.31).
Следует
отметить, что вводимые критерии подобия
газового потока
,
и
взаимосвязаны и взаимозаменяемы. Можно
выразить каждый из них через другой.
Найдем связь между
и
.
Для этого, воспользовавшись (7.1), проведем
следующие преобразования
(7.3)
Первый
сомножитель в правой части (7.3) представляет
собой
.
Найдем два других сомножителя.
Воспользовавшись выражением для скорости
звука (3.5), можно записать
![]()
отсюда следует

Если
теперь подставить эти выражения в (7.3)
я произвести замену
и
по формулам (3.8) и (3.9),
тогда окончательно получим
(7.4)
Равенство
(7.4)
можно решать относительно
,
получив тем самым
![]()
(7.5)
Аналогичные
преобразования можно провести и с
выражением (7.2) для отыскания зависимости
![]()
(7.6)
где
для
необходимо
использовать выражение (2.31). После
соответствующих преобразований выражения
(7.6) получим
(7.7)
При
решении газодинамических задач можно
пользоваться любым критерием подобия
из вышерассмотренных
,
,
.
В ряде случаев удобно пользоваться не
числом Маха, а коэффициентом скорости
и безразмерной скорости
.
Это хорошо видно из таблицы 7.1, где
представлены пределы изменения
указанных критериев подобия.
Таблица 7.1
Критическое и предельные значения критериев подобия
|
|
0 |
1 |
|
|
|
0 |
1 |
|
|
|
0 |
|
1 |
Для
облегчения инженерных расчетов газовых
потоков вводят понятия газодинамических
функций коэффициента скорости
![]()
(7.8)
Используя
ранее полученные выражение (3.8) - для
,
(3.13) для
,
(3.14)
для
и
(6.7) для
и
заменяя число
через
по формуле (7.5), можно получить конкретный
вид газодинамических функций
(7.9)
(7.10)
(7.11)
(7.12)
Для
газодинамических функций составлены
таблицы и графики, которые приведены
в справочных руководствах для различных
значений
.
В качестве примера на рис. 7.1 представлен
график
газодинамических функций для
(метан, водяной пар). Таблицы этих
функций для двух значений
приведены
в приложении 1.

Рис.
7.1 График газодинамических фикций при
![]()
Графики
и таблицы газодинамических функций
позволяют по заданному значению одной
из них (например
)
быстро находить все остальные.
Между газодинамическими функциями существуют зависимости, которые легко получить, используя выражения (7.8) - (7.11)
(7.12)
(7.13)
Пользуясь газодинамическими функциями, можно представить массовый расход газа в виде
(7.14)
которое с учетом формул (1.3) и (3.10) можно записать иначе
(7.15)
Используя зависимость (7.13), выражение примет вид
(7.16)
Следует
заметить, что в формулах (7.14), (7.15) и (7.16)
значения
и
необходимо
брать в одном и том же сечении потока
газа.
