最新第八章膨胀波和激波课件PPT.ppt 136页

'第八章膨胀波和激波 §1膨胀波§2激波理论§3正激波前后气流参数关系§4斜激波前后的参数关系§5激波的反射和相交§6拉伐尔喷管内的正激波 一.膨胀波的形成原理如图，超音速气流自左向右流动，在o点，固壁外折一个微小角度,§1膨胀波从o点开始，气流面积增加了一个微量，因此，马赫数也随之增加,L 后面的波赶不上前面的波，故膨胀波不会相交 当气流折转一个有限角度Δθ，在o点发出无数道膨胀波，这些膨胀波一定是发散波区，马赫数连续从M1变到M2，这个变化过程是等墒的，这种流动称普朗特－迈耶流动。M2>M1L1oM1>1ΔθL2LN 三.膨胀波的计算(气流折转角θ与M的关系)abcdLdθθoV1V1nV1τV2V2nV2τ 在膨胀波族中任取一道波，设波前速度为V1波后速度为V2分别平行于壁面，在波面上取控制体abcd，将速度分别垂直和平行波面分解，并垂直与波面写连续性方程。沿波面OL写动量方程，由于在同一条波上，压力相等，故沿波面的合力为零。 即：有波前波后切向速度不变，变化的只是法向速度由上图可知两边取对数，再求导：LdθθoV1V1τV2nV2τ 式此式为气流折转角dθ与M的关系。 当气流折转有限角时，积分上式此式称普朗特－迈耶函数。 注意：此式相对与来流M1=1的折转角，当M1>1时，气流折转角要进行换算。与M的关系已制成曲线，当已知M1和M2可查出相应的和，折转角 例1.若希望将一均匀的声速气流,绕凸角偏转而膨胀到M2=2流动，求需多大的偏转角。例2.空气流在偏转角5°.10°.20°三个连续凸角上流动，初始马赫数为M1=1.4，求每个凸角后的马赫数。例2.当气流以M1=2，折转θ角度变为M2=3,问θ多少度？ 例3.超音速喷管出口马赫数M2=2.18,出口空气压强p2=1.8×105pa,试求当背压Pb=1.7×105pa时,气流在出口处的折转角和膨胀后的M数。M2Bθ §2.激波理论 一.激波的形成和分类1.激波的形成激波发生在超音速气流的压缩过程中。在一等直径管中，左边有一活塞，逐步压缩活塞，在管中就会产生一道道微小等墒压缩波，每道波的传播速度都是在前一道波的传播速度上叠加，因此这些弱压缩波会叠加成一道强压缩波——激波。 2.激波分类:①正激波:气流方向与波面垂直。当喷管在非设计工况工作时会产生正激波，实验证明，正激波波阻最大。②斜激波:气流方向与波面不垂直.超音速气流流过尖头物体时产生。M1>1激波 ③脱体激波;波形为曲线.当超音速气流流过钝头物体时，在物体前往往产生脱体激波。仅讨论激波前后参数变化，认为气流经过激波时参数是突跃变化由于激波厚度很薄，故不讨论激波内部参数的变化， 二.正激波的传播速度如图:设活塞及活塞左边气体的速度为Vg,压力密度分别为p2.ρ2.T2，激波以速度Vs向左传播,波前气体参数为p1.ρ1.T1，把坐标固结在激波上.波前气体的速度是Vs，波后气流的速度是 对控制体应用连续性方程和动量方程： 比较（a)、(b)两式：气体速度： 如果波前波后压力差很小，这种波将是声波激波变成了弱扰动波，即音波。如果波前波后压力差很大，激波速度也很大，其传播速度大于激波。 朗金－雨贡纽关系式：及 §3.正激波前后气流参数关系一.激波前后参数关系:设激波固定，气流以激波的传播速度流过波面，波前的速度V1=-Vs，波后速度V2=Vs-Vg，由于V1>V2，即气流经过激波后，速度突然下降，而压力、密度、温度突然升高。VsVgxV2=Vs-VgV1=VsX’ 在波面上取控制体，分别写出质量守恒、动量方程、能量方程、气体状态方程,利用这组方程，可求出波前波后参数关系。V1V2x V1V2x 1.V1与V2的关系:由方程（1）、（2）、（4）将能量方程（3）代入化简:有 故由于激波前是超音速，则必有。或则必有即正激波前是超音速，正激波后一定是亚音速。这是正激波的重要特点。上两式称为普朗特关系式。或 利用速度系数λ与马赫数M的关系式，可得波前波后马赫数的关系：由于激波是强压缩波， 由普朗特关系可知故从超音速到亚音速才能形成激波。将λ与M的关系代入，可得： 前已导出兰金－雨贡纽关系： 不会趋于无穷，是一个有限值 代入前面结果 此关系已制成曲线可查。 结论：正激波前后气流参数之间的关系仅是M1的函数正激波前气流是超音速。正激波后气流是亚音速。 二.突跃压缩与等墒压缩的比较1）压力比与密度比的比较突跃： 为有限值在密度比较小时，突跃压缩与等墒压缩区别不大，即弱激波相当于等墒压缩波 2.压力比与温度比的比较 结论：激波的形成是在超音速气流的压缩过程中。气流经过激波后各参数是突跃变化的，速度突然下降，密度、温度、压力突跃上升，滞止压下降，滞止温不变。激波上下游气流均为等墒流但气流经过激波时是熵增过程。 例： §4.斜激波前后的参数关系一.波前波后参数关系:斜激波的形成同样是无数微弱压缩波叠加而成。超音速气流流过凹壁时，气流受到压缩，在折转点会连续不断地发出压缩波，这些弱波聚集而成的强压缩波即激波。 如图BτV1τV1nV1V2V2nV2τAoθnM1>1M21。大β值称强激波，强激波波后一般是亚音速M2<1。曲线图上用虚线分成两个区域，小β值是弱解，大β值是强解。实线是θmax的连线。 一般给出几何条件而无压强条件的流动一定是弱激波。例如超音速气流流过凹壁的流动。当给出压强条件的流动，其解可能是弱激波也可能是强激波，视压强条件而定。 例1:x 例:有一的超音速气流,流过θ=8°的凹壁，产生斜激波，测得激波角β=34°，已知波前T1=290k,压强p1=101.3kpa,求波后M2、V2、T02、p02。 例3：231 §5.激波的反射和相交一.激波在固壁上的反射M2M1M3ABCββθθo 超音速气流在通道中流动M1>1，碰到折转角θ后，气流发生折转发出一道斜激波AB，马赫数由M1变到M2，且平行与AC，如果M2仍大于1，则这股气流又向下折转θ以平行与上壁面BO的方向流动，同时在B点又发出一道斜激波BC，如果M3仍大于1，还会发生一系列反射现象直至波后M数等于1或小于1。激波碰到固壁后反射仍是压缩波 二.同侧激波相交:AB①②③C当壁面连续折转角度后，由于后面的波速快，会超过前面的波，波会相交 三,异侧激波相交:ββθθM1p1M2M2′M3①②③cc′超音速气流在收缩管出口遇到高压时，在出口会出现两侧激波相交。B② 气流由M1折转角θ后变为M2和M2，产生两侧激波相交，由于M2和M2气流方向不同，气流与气流之间会产生压缩，这时在B点发出另一道波BC和BC，气流再次发生折转，波后以相同的M3出流。’’’ 当两边折转角不相等时，激波相交后会出现滑移流线。M1p1M2M2′①②cc′④⑤②’压力相等，速度不等，称间断面 §6.拉伐尔喷管内的正激波拉伐尔喷管在设计工况的流动已讨论。实际上喷管的进出口参数经常变化，与设计工况不一样，从而管中的气流参数和流量都将发生变化。将这种变化工况称为非设计工况或变工况。下面分别讨论变工况情况。 管内压力分布和马赫数变化如曲线①，管中是亚音速等墒流动1）文吐里管流 2）但由于出口处压力过大，在扩大段仍是亚音速流，出口不会达到超音速，压力分布与马赫数如图曲线②②>b>* 3)在喷管扩大段出现正激波，此时流动特点：亚音速入口加速到喉部达到音速，喉部之后加速到超音速，正激波前为超音速波后为亚音速，出口为亚音速。曲线③ 喷管中压力和马赫数变化如下波前等墒流波后等墒流 ④4)正激波移到喷管出口，出口前，气流等墒的从亚音速加速到超音速，出口后突变成亚音速。曲线④ 5）背压再下降，出口处的正激波变成斜激波，曲线⑤ 6）背压再降低，等于设计工况压力，激波消失，气流等墒的从亚音速加速到超音速，出口为超音速出流，即拉伐尔管流动，曲线⑥ 7）背压再降低，小于设计工况压力，气流出口后膨胀，即出口处产生膨胀波。由于膨胀波是等熵波，不会影响到管内气流的流动，曲线⑦ 课程的组织与类型 第一节课程组织的含义与基本标准课程组织：课程要素提出者要素施瓦布学习者、教师、教材和环境麦克尼尔主题和概念、原理、技能、价值观古德莱德范围、连续、序列、整合。 课程组织的基本标准垂直组织的标准垂直组织：将各种课程要素按纵向的发展序列组织起来。连续性：顺序性： 课程组织的基本标准水平组织的标准水平组织：整合性：学生经验的整合学科知识的整合社会生活的整合 课程组织的基本取向学科取向的课程组织学生兴趣和发展取向的课程组织社会问题取向的课程组织混合取向的课程组织 第二节课程类型及其组织结构课程类型课程结构影响课程组织结构的因素课程流派课程的功能课程开发所处的层次 主要的课程类型学科课程与经验（活动）课程分科课程与整合（综合）课程核心课程与边缘课程必修课程与选修课程直线式课程与螺旋式课程显性课程与隐性课程 学科课程与经验课程课程的根本职能就是使儿童从不成熟的经验发展进入到成人成熟的经验。学科课程：以文化知识为基础，按照一定的价值标准，从不同的知识领域或学术领域选择一定的内容，根据知识的逻辑体系，将选出的知识组织为学科。 三种典型的学科课程科目本位课程：有各自具有独立体系，彼此缺乏联系的科目组成。传统的六艺、七艺要素课程说泛智课程说赫尔巴特主义课程说功利主义课程说 三种典型的学科课程学术中心课程：以专门的学术领域为核心开发的课程。特点：学术性、结构性、专门性同时诚实地尊重学科本身的逻辑和儿童的心理逻辑。综合学科课程：把两门或两门以上的学科整合起来形成的课程。相关课程、融合课程、广域课程 学科课程的特征以学科知识或文化的发展作为课程目标的基本来源，课程开发以学科知识及其发展为基点，强调学科知识的优先性。课程组织遵循学科知识的逻辑体系进行 学科课程的优点有助于系统传承人类文化遗产有助于学习者获得系统的文化知识有助于知识教学与评价，便于提高教学效率。 学科课程的不足容易轻视学生的需要、经验和生活，肢解学生完整的生活。易忽略当代的社会生活的现实需要。易导致单调的教学组织和划一的讲解式教学方法。学科课程变革起来难度大。 经验（活动）课程以儿童的主体性活动经验为中心组织的课程。三种典型形态浪漫自然主义经验课程论经验自然主义经验课程论当代人本主义经验课程论 经验课程的基本特征以学生活生生的直接经验为课程开发的核心，课程目标的来源是学习者的经验及其生长需要。在课程中学习者是能动的创造性的存在。在课程中学习者是整体的存在。经验课程重视学习者的个性差异。 经验课程的优点学习者成为真正的主体，扭转了把课程视为学习者的控制工具的传统局面。使儿童在与文化与学科知识交互作用的过程中，人格不断获得发展。摆正了儿童的人格发展与当前社会生活的关系。 经验课程的不足易忽略系统的学科知识的学习易忽略儿童思维能力和其他智力品质的发展要求教师具有相当高的教育艺术，传统教师难以适应。学科课程与经验课程的关系本质上是儿童当前的心理经验与凝结在学科中的逻辑经验之间的关系。二者有明显的区别又具有内在的统一性。 分科课程与整合（综合）课程综合课程：有意识地运用两种或两种以上学科的知识观和方法论去考察和探究一个中心主题或问题。历史发展：赫尔巴特的“相关综合课程论”德国合科教学运动中的“经验综合课程论”杜威的体验课程 综合课程的基本类型学科本位综合课程主题源于学科知识社会本位综合课程主题源于社会现实生活儿童本位综合课程主题源于儿童的兴趣、需要、动机、经验等 整合课程的五个层次相邻知识系列的整合性质相近学科的整合人文、自然和社会学科的整合文化的整合儿童与文化的整合 综合课程的基本依据文化或学科知识发展的相互作用、彼此关联学生的发展与当代社会生活息息相关学生的心理发展具有整体性 综合课程的限制知识的琐碎化问题课程开发与实施的技能问题教师的知识问题学校结构问题评估问题 开发综合课程的有效策略确立作为综合课程组织核心的主题、问题和概念的选择标准。教师与教育行政人员要对综合课程进行恰当规划与合作。开发综合性评估形式。建立单一学科知识与跨学科知识相结合的教师培训计划。 核心课程与边缘课程核心课程概念的历史发展19世纪末20世纪初的齐勒计划和帕克计划齐勒计划：中心统合法和文化史阶段论，是文化核心或学科核心—课程体系的核心帕克计划：以儿童的自主活动为核心的课程统合—课程内容的核心20世纪30—50年代的核心课程概念是一种社会问题或生活领域取向的核心设计，是所有学生必修的共同学问或普通教育。 核心课程概念的历史发展核心课程概念的晚近发展第一种取向：把核心课程视为学科取向的组织模式，认为核心课程就是对所有学生都必要的、因而是所有学生必修的学科领域。第二种取向是把核心课程视为混合取向的组织模式，认为核心课程是谋求学习者、社会、学科彼此之间平衡与整合的课程组织模式，应以学习者的需要以及社会生活的问题和领域为核心，融合必要的学科知识。 核心课程的本质核心课程是课程体系中居于核心位置的具有生成力的那部分课程。社会取向的核心课程观：主要有“生活领域核心”和“社会问题核心”，课程设计的基点是学习者作为自身发展和社会发展的参与者的共同需要、问题和关切。经验取向的核心课程观：主要是“活动—经验核心”，以学生直接感觉到的需要和兴趣为核心确定课程 四种典型的核心课程观学科取向的核心课程观：认为文化知识或学科知识中的文化精粹应作为课程的核心。又可分为分科核心、关联核心和融合核心。混合取向的核心课程观：认为核心的课程应谋求学生、社会和学科三者的平衡和整合。核心课程与综合课程、经验课程、必修课程的关系 核心课程与边缘课程的关系影响核心课程与边缘课程确立的主要因素新学科或既有学科的新分支不断涌现出来。当这些学科进入课程体系的时候，必然引起课程体系的重组。学生变化中的需要、兴趣与关切社会需要和期待核心课程与边缘课程的关系二者本身及彼此的关系不是客观的、价值中立的，而是价值负载的。二者之间是内在的、有机的、生成性的关系。 必修课程与选修课程二者反映了社会规定与儿童选择的统一。选修制度：广义指中等教育阶段的分轨型课程体系。狭义指将课程分成必修与选修两种，通过二者的组合编制课程的方略系统。选修制度最初是在大学。最早实行选修制的学校是德国的柏林大学，正式的选修制在美国的哈佛大学确立。 选修制度的发展趋势初中阶段：尽量扩大学生自选学科机会。高中阶段：设计多样的自选学科，形成与学生多样的能力、发展方向相适应的课程；在普通科中注重职业教育的课程，在职业科中引进综合选修制；新设适应国际化、信息化的新学科；设置学分制高中课程。 必修课程与选修课程必修课程：指同一学年的所有学生必须修习的公共课程，是为保证所有学生的基本学力而开发的课程。选修课程：指依据不同学生的特点与发展方向，容许个人选择的课程，是为适应学生的个性差异而开发的课程。 必修课程与选修课程的关系从课程价值观看，两类课程之间的关系可以归结为“公平发展”与“个性发展”的关系。在大众主义教育时代，二者在教育价值观上具有内在一致性。两类课程具有同等的教育价值，不分主次。两类课程相互渗透、相互作用，二者有机统一，成为个性化课程体系的有机构成。 选修课程的三种含义对选修科目的选择对文、理科的选择对普通科与职业科的选择 影响选修课程比例的主要因素培养目标的宽窄教育和课程管理体制类型分权制集权制教师的数量和质量 直线式课程与螺旋式课程直线式课程：将一门学科的内容按照逻辑体系组织起来，其前后内容基本上不重复。螺旋式课程：是在不同学习阶段重复呈现特定的学科内容，同时利用学生日益增长的心理的成熟性，使学科内容不断拓展与加深。直线式课程根据学科知识的逻辑体系展开，对学生认知发展的特点关注不够。螺旋式课程将学科逻辑与学习者的心理逻辑有机结合起来，更适合学生学习的特点。 显性课程与隐性课程显性课程：学校情境中以直接的、明显的方式呈现的课程。隐性课程：学校情境中以间接的、内隐的方式呈现的课程。是学生在学习环境中所学习到的非预期或非计划性的知识、价值观念、规范和态度。早期有杜威的“附带学习”：伴随具体内容的学习而形成的对所学习的内容以及学习过程本身的情感、态度等。克伯屈的整体性学习中的：主学习（直接学习）、副学习（相关学习）、附学习（间接学习） 隐性课程的研究视角研究隐性课程主要从两个维度展开：揭示班级生活或学校生活的社会关系结构中的隐性信息；揭示学校知识的内容和形式中隐含的意识形态方面的信息。 什么是隐性课程学校、班级生活总的促进学生社会化的非学术性经验。包含着特殊信息的班级社会关系。学校默许地、高效地灌输给学生的“被合法化了的”文化、价值和规范，是发挥着“霸权”功能的日常意义体系。 对隐性课程的基本认识1、学生在隐性课程的活动中既可能是有意识的，也可能是无意识的。2、隐性课程既可能是计划的课程，也可能是非计划的课程。3、校外教育机构中存在的类似现象不能称之为隐性课程。4、隐性课程既可能是一种教育活动，也可能是一种学生自发的学习活动。 隐性课程的特点影响具有弥散性和普通性。影响具有持久性。教育影响既可能是积极的，也可能是消极的。内容既可能是学术性的，也可能是非学术性的。显性课程与隐性课程的关系显性课程的实施总是伴随着隐性课程。隐性课程也在不断转化为显性课程。 开发隐性课程应注意的问题课程开发者与实施者要增强反省意识。课程开发者与实施者要基于对学生的理解而创设自由、民主、开放的教育情境。课程开发与实施者要明确隐性课程的主要范围或类型，有针对性地进行开发和设计。学校的物质、社会和文化环境社会制度中的价值观念、意识形态情意方面的学习特殊的认知学习、直觉学习课程开发者与实施者要有选择地利用哲学、社会学、心理学等领域的研究成果，提升自己对课程“话语”的理解。 Thankyou!136'