流体力学_08_气体动力学基础PPT课件

第八章气体动力学基础：真实流体具有一定的可压缩性。作为一种近似，当流场中的压力差或密度变化很小时，它们可以被视为不可压缩流体。然而，当流体在流场中的速度非常高并且压力差或密度显著变化时，必须考虑压缩性对流动的影响。在可压缩流中，温度是一个非常重要的参数，因此，气体动力学与工程热力学密切相关。气体动力学是研究可压缩流体流动规律及其在工程中应用的科学。在可压缩流体中，压力扰动的传播需要一定的时间，但在不可压缩流体中，压力扰动的传播是在瞬间完成的，这是可压缩流体和不可压缩流体的本质区别。第8章气体动力学基础第1节基本概念第2节声速传播和压力扰动第3节理想气体的单变量等熵流第4节脉冲波第1节基本概念第1节热力学系统和热力学状态第1节。热力学系统在分析热力学问题时，选择一定的物质或一定空间中的物质作为研究对象，称之为热力学系统，简称系统。与热力学系统相关的周围物体被称为外部世界。热力学系统在给定时刻的状态称为热力学状态，简称状态。它是系统物理特性的一般表达。第一节基本概念，第二节状态参数状态参数是指热力学系统的所有宏观性质的集合。从各个方面描述这种宏观状态的物理量是状态参数。状态参数由热力学系统的状态决定，并且与达到该状态的变化路径无关。热工中常用的状态参数：压力、密度、温度、内能、焓和熵。1.温度是描述物体冷却和加热程度的状态参数。从分子运动理论的角度来看，温度表示大量分子热运动的强度。内能是指组成热力学系统的大量微观粒子所拥有的能量(不包括热力学系统宏观运动的能量和外场作用的能量)。在工程热力学中，内能(E)=分子动能的分子力(Ek)形成的势能(Ep)称为比内能(有时简称内能)，即第一个基本概念，3。焓是一个组合状态参数，即H=E，pVJ称为比焓(有时简称为焓)，即h=H/m=e，p/，J/kg，第一个基本概念，4。如果熵被从外部加热到系统中，则系统所增加的热量是不相同的。例如，保持气体体积不变，增加的热量都变成了气体内能的增量，最后显示出温度的增加。如果气体的压力保持不变，一部分增加的热量变成内能，另一部分是气体的膨胀功。因此，要加热到相同的温度，显然需要在恒压下增加更多的热量。因此，热量不是一个状态参数，但热量增量与温度的比值是一个状态参数，称为熵。气体状态方程的状态参数之间的关系称为状态方程。一般来说，理想气体的状态方程可以用压力P、温度T和密度来表示。在第一节中，它的形式是基本概念4。对于比热容单位质量的气体，当温度升高(或降低)1时，需要增加(或释放)的热量称为气体的比热容，用符号c表示。比热容单位为J/(kgK)。定容比热容称为定容比热容，用cv表示。定压比热容称为定压比热容，用cp表示。第一节基本概念4。热量是由于不同的温度通过热力系统和外界之间的边界传递的能量。热量是一个过程量，用q表示，单位是焦耳(j)。对应于单位质量物质的热量用Q表示，单位为J/kg。通常规定当系统吸收热量时，热量是正的，当系统吸收热量时，热量是负的对于非消耗性准定容过程，是的，对于非消耗性准定压过程，是的，第一个基本概念，在热力学过程中，热力学系统和外界通过边界传递能量。如果它的全部作用可以表示为改变宏观运动的状态，那么传递的能量就叫做功，单位是j。系统所做的外部功是正的，反之亦然。对于无耗散的准静态过程，有：第1、6节中的基本概念。热力学第一定律对于静态封闭系统有q=e w，对于单位工作流体有q=e wq=dew，以及第一节热力学过程1中的基本概念。恒定体积过程v=恒定q=dew=de pdvcvdt=de，2。恒压过程p=常数q=dew=de PDV=de d(PV)-vdp=d(epv)cpdt=DH，3。恒定熵过程s=恒定pvk=恒定，第二段声速和压力扰动的传播，即声速，弱扰动压力波的波前，假设该过程是等熵的，则p/k=恒定，而状态方程p=RT，第二段声速和压力扰动的传播，即声速是气体中弱扰动的传播速度，这已经通过实验得到验证。K=1.4，在空气中r=287.1m2/(s2k)，2。空气中压力扰动的传播。马赫数ma，气体速度，局部声速，2。声速和压力扰动的传播，Ma1不可压缩流；Ma 1超音速流。二世。空气中压力扰动的传播1。马赫数Ma，第二节声速和压力扰动的传播，2。压力扰动在空气中的传播，弱扰动源为点源，位于点0，扰动源的运动速度为0。此时，弱扰动波的波前是球形的，扰动源总是在扰动区。时间t=0时的扰动波，时间t=3时的波前，时间t=1时的扰动波，时间t=3时的波前，时间t=2时的扰动波，时间t=3时的波前，第二声速和压力扰动的传播，2。空气中压力扰动的传播，时间t=1时的扰动波，时间t=4时的波前，时间t=2时的扰动波，时间t=4时的波前，时间t=3时的扰动波，时间t=4时的波前。弱扰动源是一个点源，位于点o。扰动源以速度v0，1，0从左向右移动。超音速流在收缩段减速，1，0，1，0。亚音速流在收缩段加速，0，0。这表明，dA、Ma、dv、第3节中理想气体的单变量等熵恒定流，以及气体流速与管道横截面的关系、当p1p2亚音速气体流过收缩-扩张喷嘴时，气体流速持续增加，此时，当p2进一步减小时，喉部速度不会再次增加。这种现象叫做永塞。此时，通过变焦喷嘴的质量流量达到最大值。当超音速气流成为过大的障碍物(如超音速飞机、炮弹和在空中飞行的火箭)时，气流在障碍物前急剧压缩，压力和密度突然显著增加。此时，产生的压力扰动波将以比声速高得多的速度传播，气流的参数无论走到哪里都会突然改变。这种强压力扰动波称为冲击波或冲击波。脉冲波是超音速流中的一种特殊现象。当气流通过冲击波时，气流速度突然下降，而压力、密度和温度突然增加。例如，我们从超音速飞机上听到的声音是由于一层非常致密的空气(即湍急的波浪)掠过我们的耳朵。原子弹爆炸后产生的空气翻腾是一种强烈的扰动，它能掀翻建筑物。第四段冲浪的形成和传播速度，第一，冲浪的概念，第四段冲浪，第二，向前冲浪，假设活塞突然向右加速运动，快速运动一定距离达到速度v，然后作匀速运动。为了便于分析，我们假设活塞的突然加速大约被一系列瞬时微小加速度所代替，这些瞬时微小加速度经过相等的无限小的时间间隔，并且活塞在每两个瞬间之间以恒定的速度移动另一方面，中国人也很难理解汉语的意思。在第四部分中