题目
空气进入渐缩喷管时的初速为200m/s,初压为1MPa,初温为500℃。求:喷管达到最大喷管达到最大
空气进入渐缩喷管时的初速为200m/s,初压为1MPa,初温为500℃。求:
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题目解答
答案

解析
步骤 1:确定临界状态
在渐缩喷管中,当喷管达到最大流量时,出口截面的流速达到音速,此时喷管出口截面为临界截面。临界状态下的压力和温度可以通过临界参数计算。
步骤 2:计算临界压力
临界压力 ${P}_{2}$ 可以通过初压 ${P}_{1}$ 和临界压力比 ${\left(\frac{P_{2}}{P_{1}}\right)}_{cr}$ 计算。对于空气,临界压力比 ${\left(\frac{P_{2}}{P_{1}}\right)}_{cr} = 0.5771$。因此,临界压力 ${P}_{2}$ 为:
$$
{P}_{2} = {P}_{1} \times {\left(\frac{P_{2}}{P_{1}}\right)}_{cr} = 1MPa \times 0.5771 = 0.5771MPa
$$
步骤 3:计算临界温度
临界温度 ${T}_{2}$ 可以通过初温 ${T}_{1}$ 和临界温度比 ${\left(\frac{T_{2}}{T_{1}}\right)}_{cr}$ 计算。对于空气,临界温度比 ${\left(\frac{T_{2}}{T_{1}}\right)}_{cr} = 0.8333$。因此,临界温度 ${T}_{2}$ 为:
$$
{T}_{2} = {T}_{1} \times {\left(\frac{T_{2}}{T_{1}}\right)}_{cr} = 500K \times 0.8333 = 660.7K
$$
步骤 4:计算临界流速
临界流速 ${c}_{2}$ 可以通过临界温度 ${T}_{2}$ 和临界流速比 ${\left(\frac{c_{2}}{c_{1}}\right)}_{cr}$ 计算。对于空气,临界流速比 ${\left(\frac{c_{2}}{c_{1}}\right)}_{cr} = 1$。因此,临界流速 ${c}_{2}$ 为:
$$
{c}_{2} = \sqrt{\gamma R T_{2}} = \sqrt{1.4 \times 287 \times 660.7} = 515.2m/s
$$
其中,$\gamma$ 为比热比,$R$ 为气体常数。
在渐缩喷管中,当喷管达到最大流量时,出口截面的流速达到音速,此时喷管出口截面为临界截面。临界状态下的压力和温度可以通过临界参数计算。
步骤 2:计算临界压力
临界压力 ${P}_{2}$ 可以通过初压 ${P}_{1}$ 和临界压力比 ${\left(\frac{P_{2}}{P_{1}}\right)}_{cr}$ 计算。对于空气,临界压力比 ${\left(\frac{P_{2}}{P_{1}}\right)}_{cr} = 0.5771$。因此,临界压力 ${P}_{2}$ 为:
$$
{P}_{2} = {P}_{1} \times {\left(\frac{P_{2}}{P_{1}}\right)}_{cr} = 1MPa \times 0.5771 = 0.5771MPa
$$
步骤 3:计算临界温度
临界温度 ${T}_{2}$ 可以通过初温 ${T}_{1}$ 和临界温度比 ${\left(\frac{T_{2}}{T_{1}}\right)}_{cr}$ 计算。对于空气,临界温度比 ${\left(\frac{T_{2}}{T_{1}}\right)}_{cr} = 0.8333$。因此,临界温度 ${T}_{2}$ 为:
$$
{T}_{2} = {T}_{1} \times {\left(\frac{T_{2}}{T_{1}}\right)}_{cr} = 500K \times 0.8333 = 660.7K
$$
步骤 4:计算临界流速
临界流速 ${c}_{2}$ 可以通过临界温度 ${T}_{2}$ 和临界流速比 ${\left(\frac{c_{2}}{c_{1}}\right)}_{cr}$ 计算。对于空气,临界流速比 ${\left(\frac{c_{2}}{c_{1}}\right)}_{cr} = 1$。因此,临界流速 ${c}_{2}$ 为:
$$
{c}_{2} = \sqrt{\gamma R T_{2}} = \sqrt{1.4 \times 287 \times 660.7} = 515.2m/s
$$
其中,$\gamma$ 为比热比,$R$ 为气体常数。