gas dynamics equations

6
Isentropic Equations T o T = 1 + γ  1 2  M 2 (3.12) P o P = 1 + γ  1 2  M 2 γ  γ  1 (3.15)  ρ o  ρ = 1 + γ  1 2  M 2 1 γ  1 (3.17)  A  A * = 1  M 2 γ  + 1 1 + γ  1 2  M 2        γ  +1 2 γ  1 ( ) (3.23) Mass Flow Rate  & m = ρ  AV = P o  RT o  A γ  M 1 + γ  1 2  M 2       γ  +1 2 γ  1 ( ) (3.19)  Normal Shock Equations  M 2 2 =  M 1 2 + 2 γ  1 2γ  γ  1  M 1 2 1 ,  M 1 2 =  M 2 2 + 2 γ  1 2γ  γ  1  M 2 2 1 (4.9) T 2 T 1 = 1 + γ  1 2  M 1 2 1 + γ  1 2  M 2 2 (4.11) P 2 P 1 = 1 + γ  M 1 2 1 + γ  M 2 2 (4.12)  ρ 2  ρ 1 = M 1  M 2 T 1 T 2 = M 1  M 2 1 + γ  1 2  M 2 2 1 + γ  1 2  M 1 2 (4.13) P o2 P o1 = A 1 *  A 2 * = 1 + γ  1 2  M 2 2 1 + γ  1 2  M 1 2         γ  γ  1 2γ  M 1 2 γ  + 1 γ  1 γ  + 1       = γ  + 1 2  M 1 2 1 + γ  1 2  M 1 2         γ  γ  1 1 2γ  M 1 2 γ  + 1 γ  1 γ  + 1          1 γ  1 (4.15)

Upload: roankaelan

Post on 04-Apr-2018

215 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

Page 1: gas dynamics equations

7/29/2019 gas dynamics equations

http://slidepdf.com/reader/full/gas-dynamics-equations 1/6

Isentropic Equations

T o

T = 1+

γ  −1

2 M 

2

(3.12)

Po

P = 1+γ  

−1

2 M 

2

γ  

γ  −1

(3.15)

 ρ o

 ρ = 1+

γ  −1

2 M 

2

1

γ  −1(3.17)

 A

 A*

=1

 M 

2

γ  +11+

γ  − 1

2 M 

2  

   

γ  +12 γ  −1( )

(3.23)

Mass Flow Rate

 

&m = ρ  AV = Po RT o

 A γ  M  1+ γ  −1

2 M 2      

−γ  +1

2 γ  −1( )(3.19)

 Normal Shock Equations

 M 2

2 = M 

1

2 +2

γ  −1

2γ  

γ  −1 M 

1

2 −1

,  M 1

2 = M 

2

2 +2

γ  −1

2γ  

γ  −1 M 

2

2 −1

(4.9)

T 2T 1

=1+

γ  − 1

2

 M 1

2

1+γ  − 1

2 M 

2

2

(4.11)

P2

P1

=1+ γ  M 

1

2

1+ γ  M 2

2(4.12)

 ρ 2

 ρ 1

=M 

1

 M 2

T 1

T 2

=M 

1

 M 2

1+γ  −1

2 M 

2

2

1+γ  −1

2 M 

1

2

(4.13)

Po2

Po1=A1

*

 A2

*=

1+ γ  −12

 M 2

2

1+γ  −1

2 M 

1

2

 

 

 

 

   

γ  

γ  −1

2γ  M 1

2

γ  +1−γ  −1

γ  +1

  

    =

γ  +12

 M 12

1+γ  −1

2 M 

1

2

 

 

 

 

   

γ  

γ  −1

1

2γ  M 1

2

γ  +1−γ  − 1

γ  + 1

 

 

 

 

    

1

γ  −1

(4.15)

Page 2: gas dynamics equations

7/29/2019 gas dynamics equations

http://slidepdf.com/reader/full/gas-dynamics-equations 2/6

  ρ 

1

 ρ 2

= 1−V 

(5.6)

 p2

 p1

= 1+γ  SV 

a1

2 (5.7)

 p2

 p1

=2γ  

γ  +1

a1

 

  

  

2

−γ  −1

γ  +1(5.8)

S =

2

γ  +11−

a1

  

   2

(5.9)

S =γ  +1

4

  

   V +

γ  +1

4

  

   V 

2

+ a1

2 (5.10)

S =γ  −1

2

  

   

p1

 ρ 1

 

  

  +γ  +1

2

  

   

p1

 ρ 1

 

  

   p

2

 p1

 

  

   (5.11)

 p2

 p1

= 1+ γ  γ  +1

4

  

   

a1

 

  

  

2

+γ  V 

a1

 

  

   1+γ  +1

4

  

   2

a1

 

  

  

2

(5.12)

T 2

T 1

=a2

2

a1

2= 1+

γ  −1

a1

2SV −

V 2

2

  

    (5.13)

Expansion waveRiemann invariants:

Left moving wave2

γ  −1a +V  = cons tan t  , Right moving wave

2

γ  −1a −V = cons tan t  .

Isentropic relationship:

P = C 1 ρ γ   = C 

2T 

γ  

γ  −1 = C 3a

2γ  

γ  −1

Page 3: gas dynamics equations

7/29/2019 gas dynamics equations

http://slidepdf.com/reader/full/gas-dynamics-equations 3/6

Oblique Shock 

P2

P1

=2γ  M 

1

2sin

2 θ ( )

γ  +1

−γ  −1

γ  +1

(6.10)

 ρ 2

 ρ 1

=V n1

V n2

=V 1sin θ ( )

V 2sin θ − δ ( )

=γ  +1( ) M 

1

2sin

2 θ ( )

γ  −1( ) M 1

2sin

2 θ ( )+ 2(6.11)

T 2

T 1

=a2

a1

  

   

2

=1+

γ  −1

2 M 

1

2sin

2 θ ( )  

   

2γ  

γ  −1 M 

1

2sin

2 θ ( )−1  

   

γ  +1( )22 γ  −1( ) M 

1

2sin

2 θ ( )

(6.12)

P02

P01

=

γ  +1

2 M 

1

2sin

2 θ ( )

1+γ  −1

2 M 

1

2sin

2 θ ( )

γ  

γ  −1

1

2γ  

γ  +1 M 

1

2sin

2 θ ( )−γ  − 1

γ  + 1

1

γ  −1

(6.13)

T 02

T 01

= 1

 M 2

2 =1+

γ  −1

2 M 

1

2

γ  M 1

2sin

2θ −γ  −1

2

+M 

1

2cos

2θ 

1+γ  −1

2 M 

1

2sin

2θ (6.17)

tanδ = cotθ   M 

1

2sin

2θ −1

γ  +1

2 M 

1

2 − M 1

2sin

2θ −1( )(6.18)

Page 4: gas dynamics equations

7/29/2019 gas dynamics equations

http://slidepdf.com/reader/full/gas-dynamics-equations 4/6

tan δ ( )= ±

P2

P1

−1

1+ γ  M 1

2( )−P2

P1

2γ  

γ  +1 M 

1

2 −γ  −1

γ  +1

  

   −

P2

P1

γ  −1

γ  +1+P2

P1

(6.32)

Page 5: gas dynamics equations

7/29/2019 gas dynamics equations

http://slidepdf.com/reader/full/gas-dynamics-equations 5/6

Prandtl-Meyer Expansion

ν =γ  +1

γ  −1tan

−1 γ  −1

γ  +1 M 

2 −1( )

− tan

−1 M 

2 −1( (7.10)

ν =γ  +1

γ  −1tan

−1 2

γ  +1

 po

 p

  

   

γ  −1( ) / γ  

− tan−1 2

γ  −1

 po

 p

  

   

γ  −1( ) / γ  

−γ  +1

γ  −1

 

 

 

   

(7.16)

Fanno Flow

 

 fLmax

 D=γ  +12

ln

γ  +12

1+γ  −12

 M 2

 

 

 

 

   

−1

γ  1−

1

 M 2

  

   −

γ  +12γ  

ln1

 M 2

  

    (9.16)

T *

=γ  +1

2 + γ  −1( ) M 2 (9.25)

P

P*

=1

 M 

γ  +1

2 + γ  −1( ) M 2

1/2

(9.26)

 ρ 

 ρ *=V 

*

V =

1

 M 

2 + γ  −1( ) M 2

γ  +1

1/2

(9.27)

Po

Po

*=

1

 M 

2 + γ  −1( ) M 2

γ  +1

γ  +1

2 γ  −1( )(9.28)

Page 6: gas dynamics equations

7/29/2019 gas dynamics equations

http://slidepdf.com/reader/full/gas-dynamics-equations 6/6

Rayleigh Flow

q = c pT 

o2−T 

o1( ) (10.10)

P

P*

=1+ γ  

1+ γ  M 2 (10.11)

T *

=1+ γ  ( )

2

 M 2

1+ γ  M 2( )

2 (10.12)

V *

=ρ *

 ρ =

1+ γ  ( ) M 2

1+ γ  M 2 (10.13)

T o

T o

*=

1+ γ  ( ) M 2

2 + γ  −1( ) M 2

1+ γ  M 2( )

2 (10.14)

Po

Po

*=

1+ γ  

1+ γ  M 2

2 + γ  −1( ) M 2

1+ γ  

γ  

γ  −1

(10.15)