对于情况2,如果在降低超音速来流速度时有3atm 的总压损失,那么在进气管中的压力只有7atm,因 此,其只能对应有用功W2,并且一定小于W1。通 过这个简单的例子,我们可以看出流动气体的总压 确实是气体做有用功能力的度量,总压损失是降低 效率的,是做有用功能力的损失。 根据上面的讨论,我们将扩压器的定义扩展如 下:扩压器是这样的一段管道,它的作用是使气流 以尽可能小的总压损失通过管道并在其出口降低速 度。( So we can expand our definition of a diffuser: A diffuser is a duct designed to slow an incoming gas flow to lower velocity at the exit of the diffuser with as small a loss in total pressure as possible.)
对于情况2，如果在降低超音速来流速度时有3atm 的总压损失，那么在进气管中的压力只有7atm，因 此，其只能对应有用功W2 ，并且一定小于W1 。通 过这个简单的例子，我们可以看出流动气体的总压 确实是气体做有用功能力的度量，总压损失是降低 效率的，是做有用功能力的损失。 根据上面的讨论，我们将扩压器的定义扩展如 下：扩压器是这样的一段管道，它的作用是使气流 以尽可能小的总压损失通过管道并在其出口降低速 度。（ So we can expand our definition of a diffuser: A diffuser is a duct designed to slow an incoming gas flow to lower velocity at the exit of the diffuser with as small a loss in total pressure as possible.)
因此,一个理想(idea)的超音速扩压器,应当以等 熵压缩过程使速度降低。如图915a所示,超音速流以 马赫数进入扩压器,通过收缩段等熵地压缩到喉道处 (M=1),面积为A,然后进一步通过扩张管道在出 口处以较低的亚音速马赫数流出。因为流动是等熵的 所以总压通过整个扩压器是不变的。然而,实际经 验告诉我们,图9.15a所示的理想情况在现实中是不可 能发生的,超音速流在减速过程中不产生激波是极其 困难的。观察图915a,在扩压器的收缩段,超音速气 流向气流本身偏转,因此气流自身受到压缩会产生斜 激波,因此,等熵条件不再成立,通过激波有熵增产 生。而且,在真实问题中,气体是有粘性的,在扩压 器壁面附面层内也会产生熵增。由于这样的原因,理 想的等熵扩压器永不可能建立;其内在本质是“永动 机”原理,是不可能实现的
因此，一个理想(ideal)的超音速扩压器，应当以等 熵压缩过程使速度降低。如图9.15a所示，超音速流以 马赫数进入扩压器，通过收缩段等熵地压缩到喉道处 （M=1），面积为A*，然后进一步通过扩张管道在出 口处以较低的亚音速马赫数流出。因为流动是等熵的 ，所以总压通过整个扩压器是不变的。然而，实际经 验告诉我们，图9.15a所示的理想情况在现实中是不可 能发生的，超音速流在减速过程中不产生激波是极其 困难的。观察图9.15a，在扩压器的收缩段，超音速气 流向气流本身偏转，因此气流自身受到压缩会产生斜 激波，因此，等熵条件不再成立，通过激波有熵增产 生。而且，在真实问题中，气体是有粘性的，在扩压 器壁面附面层内也会产生熵增。由于这样的原因，理 想的等熵扩压器永不可能建立；其内在本质是“永动 机”原理，是不可能实现的
实际的超音速扩压器如图915b所示。这里,来流 通过一系列反射斜激波减速,收缩段通常采用收缩 直壁,然后再通过一等截面喉道。由于激波与附面 层的相互干扰,反射波会逐渐变弱和耗散,有时在 等截面喉道端口出现一弱的正激波。最后,等截面 喉道下游的亚音速流动通过扩张管道继续减速。很 明显,在出口处的熵s2>S1,因此 02 po1设计 高效率扩压器的关键在于使通过扩压器的气流总压 损失尽可能小。即将收缩段、扩张段、等截面喉道 设计得使p2/pa,越接近1越好
实际的超音速扩压器如图9.15b所示。这里，来流 通过一系列反射斜激波减速，收缩段通常采用收缩 直壁，然后再通过一等截面喉道。由于激波与附面 层的相互干扰，反射波会逐渐变弱和耗散，有时在 等截面喉道端口出现一弱的正激波。最后，等截面 喉道下游的亚音速流动通过扩张管道继续减速。很 明显，在出口处的熵s2>s1，因此，p0,2<p0,1。设计 高效率扩压器的关键在于使通过扩压器的气流总压 损失尽可能小。即将收缩段、扩张段、等截面喉道 设计得使p0,2 /p0,1越接近1越好
M Pon (a) Ideal (isentropic )supersonic diffuser A Weak normal shock M1>1 M<1 P M M<1 Dor :>51 (b) Actual supersonic diffuser FIGURE 10.15 The ideal (isentropic) diffuser and compared with the actual situation 理想扩压器与实际扩压器的比较
FIGURE. 10.15 The ideal (isentropic) diffuser and compared with the actual situation 理想扩压器与实际扩压器的比较
需要注意的是,由于激波、附面层引起的熵增, 真正的超音速扩压器的喉道面积大于理想扩压器 的喉道面积,即A>A*
需要注意的是，由于激波、附面层引起的熵增， 真正的超音速扩压器的喉道面积大于理想扩压器 的喉道面积，即 At>A*