1. 以质量添加表示的控制方程组
在等截面通道假设d Ap/dx=0下,可以简化燃气流动的控制方程组式(5-12)~式 (5-15)。 连续方程 (5-12) 可以写为
由质量流率的定义, 以质量添加表示的连续方程为
动量方程 (5-13) 可以写为
两端同除以p, 并注意到
则动量方程可以改写成
能量方程 (5-15) 为
两边同除以cpT,可将能量方程写成
2. 质量添加对流动参数的影响
为了分析质量添加对流动参数的影响, 需要将各流动参数的变化表示成质量添加的函数。 对理想气体的热状态方程和马赫数定义取对数微分, 分别得
联立能量方程 (5-67) 和上式可解得
将式 (c) 代入连续方程 (5-64), 可得密度与马赫数的关系:
将式 (d) 和式 (e) 代入式 (a), 得
再将式 (f) 和式 (c) 代入式 (5-66), 得
这就是质量添加对流动马赫数的影响关系式。
把式 (5-68) 代入上述各式, 可得到质量添加对其他流动参数的影响关系式, 即
对总压定义式 (5-37) 取对数微分, 再将式 (5-68) 和式 (5-71) 代入, 可得质量添加对总压的影响, 即
根据能量方程可知, 质量添加对总温没有影响, 仍为常数。
综上所述, 式 (5-68)~式 (5-73) 即为质量添加对流动参数变化的影响关系。 从各式中可见, 流动参数的变化方向取决于流动是亚声速还是超声速, 见表5-1。 从表中可以看出, 质量添加使亚声速流动膨胀加速, 使超声速流动压缩减速, 而总压则总是减小, 所以燃气在燃烧室内的流动是不等熵的。
表5-1 质量添加对流动参数的影响规律
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