流体力学_08_气体动力学基础ppt课件

第八章气体动力学的基础是，真实流体具有一定的压缩性，在流场中压差和密度变化较小时，可以近似为非压缩流体。 但在流场中流体运动速度高、压差和密度变化明显时，必须考虑压缩性对流动的影响。 在可压缩流动中，温度是重要的参数，因此气体动力学与工程热力学关系密切。 气体动力学是可压缩流体的流动规律及其工程应用的科学。 在可压缩流体中，压力紊乱的传播需要时间，但在不可压缩流体中瞬间完成，是可压缩流体与不可压缩液体的本质差异。 第八章气体动力学基础，第一节基本概念第二节声速和压力扰动的传播第三节理想气体的一元等熵流过第四节冲击波，第一节基本概念，第一、热力学系统和热力学状态1 .热力学系统在分析热力学问题时，以特定物质或特定空间的物质为研究对象，将其作为热力学系统、简称系统与热力学系统有关的周围物体叫外界。 第一节的基本概念，2，热力学状态在某个特定的瞬间，称为热力学系统所处的状态，热力学状态，简称为状态，它是系统具有的物理特性的总表现。 第1节的基本概念、第2、状态参数状态参数是热系统的全宏观性质的集合。 从各个方面描述宏观状态的物理量是状态参数。 状态参数是由热系统的状态确定的，而与到达状态的改变路径无关。 热工常用状态参数：压力、密度、温度、内、焓、熵。 1 .温度T(K )温度是描述物体冷热程度的一个状态参数。 从分子运动理论的观点来看，温度显示了大量的分子热运动的强度。 第一节的基本概念是，2 .内指构成热系统的多个微粒子自身所具有的能量(不包括热系统宏观运动的能量和外部场作用的能量)。 在工程热力学中，内能(E)=分子动能(Ek )分子力作用下的势能(Ep )单位质量物质的内能为比内能(有时将比内能简称为内能)，即第一节基本概念，3 .焓为， H=E pVJ单位质量物质的焓为比焓(有时将比焓简称为焓)，即h=H/m=e p/J/kg、第一节基本概念4 .焓从外部加热到某个系统时，作为施加到系统的热量的例如在保持气体的容积的状态下施加的热量在不改变气体压力的情况下测量加热量，一部分成为内部能量，另一部分成为气体的膨胀功能。 明确了要加热到相同的温度，在定压下施加的热量很多。 热不是状态参数，但热的增量与温度之比是状态参数，称为熵。 第一节的基本概念、三、气体状态方程式的状态参数之间的关系称为状态方程式。 一般而言，完整气体的状态方程可以由压力p、温度t、密度表示，其形式用符号c表示，第一节的基本概念，四，比热的每单位质量的气体，温度上升(或下降)所施加(或释放)的热量称为气体的比热。 比热的单位是J/(kgK )。 容积不变时的比热称为比热，用cv表示。 压力不变化时的比热被称为定压热容量，用cp表示。 第一节的基本概念是，第四，热量是热系统和外界之间因温度不同而通过边界传递的能量。 热量是过程量，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，经常规定，系统吸热时的热量为正，系统散热时的热量为负。在无消耗的标准定容过程中，在无消耗的标准定压过程中，第一节的基本概念，五，功能是在热过程中，在热系统和外界之间通过边界传递能量，如果其所有的效果都可以表现为物体改变宏观运动的状态，那么其传递能力称为功能，单位为j。 系统对外工作是正的，反之则是负的。 在无耗散的准静态过程中，第一节基本概念、第六、热力学第一定律为静止关闭的系统、Q=E W为单位工程的q=e wq=dew、第一节基本概念、第七、热力学过程1 .定容过程v=常数q=de w=de pdvcvdT=de 2.定压过程p=常数q=dew=depdv=ded(pv ) -vdp=d(pv)cpdt=dh，3 .定压过程s=常数pvk=常数，第二节音速和压力干扰的传播，第一、音速、微弱干扰压力波的波前、过程为等熵时，p/k=常数，另外，状态方程式p=RT，第二节音速和压力干扰的传播，第一、 声速在微弱干扰气体中的传播速度为实验所在的空气中的k=1.4、R=287.1m2/(s2k )、2、压力干扰在空气中传播的1 .马赫数Ma、气体的速度、当地声速、第二节声速及压力干扰的传播、Ma1为不能压缩流动的Ma1超音速流动。 2、压力干扰在空气中的传播为1 .马赫数Ma，第二节音速和压力干扰的传播，2 .压力干扰在空气中的传播，微弱干扰源位于点源、o点，干扰源的运动速度为0。 此时，微弱干扰波的波面为球面，干扰源始终处于干扰区域内。 t=0时干扰波、t=3时的波面、t=1时的干扰波、t=3时的波面、t=2时的波面、t=3时的波面、第2节音速及压力干扰的传播、2 .压力干扰在空气中传播、t=1时的干扰波、t=4时的波面、t=2时的干扰波、t=4时的波面、t=3时的波面t=4时的波微弱干扰源是点源，位于o点，干扰源从左向右运动，速度为v 0，1，0，超声波流速流在收缩段减速，1，0，1，0，亚音速流在收缩段加速，为0，0，进行说明第三节理想气体的一元稳态熵流，四、气流速度与管道截面的关系，p1p2，亚音速气体流过定标喷嘴，气流速度不断增加时，p2进一步降低时，喉部的速度也不再增加，这种现象称为雍塞。 此时，通过节流喷嘴，质量流量最大。 第四节冲击波、第一、冲击波的概念是当超声波速度的气流出现过大障碍(如超声波速度飞机、子弹和火箭等在空中飞行)时，气流在障碍物前被急剧压缩，压力、密度急剧增加。 此时产生的压力干扰波以远大于声速的速度传播，到处气流的各参数发生突然变化。 这种强压力干扰波称为冲击波或冲击波。 冲击波是超声波速度流动中出现的特殊现象。 气流通过冲击波时速度急剧下降，压力、密度、温度急剧增加。 例如，我们听到的超声速飞机的声音，是因为高密度的空气层(冲击波)会掠过我们的耳朵。 原子弹爆炸后产生的气波、强烈的外界干扰波，能震撼建筑物。 第四节冲击波、第一、冲击波的概念、第四节冲击波、第二、正冲击波的形成和传播速度，假设活塞向右做急加速运动，迅速移动距离，达到速度v，然后做等速运动。 为了便于分析，假设用一系列经过相等无穷小时间间隔的瞬时微加速来近似代替活塞的快速加速，并且活塞在两个瞬时微加速之间匀速运动。 每次加速dv时，都会产生微弱的压力波。， 假设，第四节冲击波，第四，