工程流体力学(05).ppt

第五章可压缩流体的一维流动、5-1热力学基本式、5-2断热流的能量方程式、5-3微弱干扰波的传播声速、5-4一维等熵流的基本关系式、5-5一维等熵流在变截面管路中流动，有5-6摩擦和热交换的一维流动，在什么情况下考虑流体压缩性？ 气流速度密度相对变化的马赫数、高压压缩流体：水击、爆炸等高速流动引起气体密度变化，能压缩流体的一维流动，能压缩流动能方程式吗？ 一元、稳态、忽略重力，状态方程、能量方程、理想气体欧拉运动方程、可压缩流与温度变化相关，变量为v、p、t，需要补充连续性方程的可压缩流体运动的基本方程、可压缩流体的一元流、二、热力学第一定律、三、比热、四、 焓和熵、5-1热力学基本方程式、一、完全气体状态方程式、可压缩流体的一元流动、状态方程式焓、熵、定容比热、定压比热、绝热指数、内、一个关系式：两个关系式：六个定义：等熵关系式、热一定律、5-1热力学基本式、 可压缩流体的一元流动：一、完全气态方程、二、热力学第一定律(平衡态)、e单位质量气体内或热力学基本式： R0为普适气常数R0=8.3143J/(mol.K )对空气M=28.9710-3kg/molR=287J/(kg.K )、h单位质量气体的焓完全气体的比热、定容比热、定压比热、绝热指数、热力学基本式、绝热指数、四、熵与焓、s单位质量气体的熵h比焓、热力学基本式完全气体等熵流的两个状态间的参数关系、热力学基本式、等熵流、绝热可逆(无摩擦损失) 过程，完全气体，热力学基本式，加入系统的热能=内和动能向外发挥作用，5-2绝热流的能量方程式，能量守恒，系统能量，加入运动流体的热(热力学第一定律)，压缩流体的一维流，控制体积分，忽视压力功的速度，重力，稳态绝热流动， 单位质量流体能量守恒、恒定绝热流动、连续性条件、一维绝热恒定流动能方程式、绝热流动能方程式、摩擦力在边界不起作用，内摩擦力功能为内、音速c :微扰在流体中传播的速度、5-3微扰波的传播音速、uc超音速流、M1、马赫数M=u/c、亚音速流与超音速流的差异？ 另一方面，声速是什么，可压缩流体的一元流是指、波前、分析模型的非定常流，在动坐标系中利用定常流、二、声速公式、微弱干扰波的传播声速、连续性方程式、动量方程式，省略连续性方程式，高阶微量、微弱干扰波的传播声速、微弱干扰波的压缩过程为等熵过程，例如， 已知空气=1.4 R=287J/kg.K、t=288732k、声速、c=340(m/s )、空气为完全气体、三、等熵过程声速、微弱干扰波的传播声速，例如离心压缩机出口空气的绝对速度u2=183m/s、温度t2=50.8C . 绝热指数=1.4，气体常数R=287J/kg.K，求出对于u2马赫数M2是多少。 通过解、速度已知求出当地的声速得到马赫数，马赫数是微弱干扰波的传播声速、例题、微弱干扰波在气流中传播的马赫锥，(1)气体静止的(v=0)点干扰源连续产生的干扰波的波面是一族的同心的球面，干扰波能够在空间整体传播。 微弱干扰波的传播马赫-曾德尔，(2)气流为亚音速的直线均匀流(vc )微弱干扰波面的包络为圆锥面，干扰只能传播到该圆锥面的内部空间，该圆锥称为马赫-曾德尔，马赫-曾德尔母线称为马赫-曾德尔或马赫-曾德尔线。 马赫-曾德尔顶点为扰动源，马赫-曾德尔顶角的一半称为马赫-曾德尔角。 微弱干扰波的传播马赫-曾德尔在超声速流中微弱干扰波的传播是有界的，极限是马赫-曾德尔。马赫锥以内是干扰区域，马赫锥以外是无干扰区域，5-4元等熵流动的基本关系式，总能量可以用特定状态的参考值表示，1、停滞状态、2、临界状态、3、最大速度状态、1元绝热稳定流动能方程式、可压缩流体的1元流动、1、停滞状态、速度u=0的状态(下标0 )， 采用T0总温、t静温、完全气体、单元等熵流动的基本关系式等熵关系式，导入除同两边外的完全气体绝热流动、二、临界状态、速度u=c的状态(下标)、速度系数定义，采用等熵关系式，还导入了单元等熵流动的基本关系式、完全气体绝热流动、 速度系数与马赫数的关系式，比较，单元等熵流动的基本关系式，临界参数与滞后参数的关系，采用等熵关系式后单元等熵流动的基本关系式，完全气体绝热流动，三，最大速度状态，T=0K，速度u=umax的极限状态，按常数项划分方程式各项，等熵关系式此外，单元等熵流动基本关系式、完全气体绝热流动、状态方程式、定容比热、定压比热、绝热指数、等熵关系式、单元绝热稳定流动能方程式、音速、可压缩流体的单元流动5-5单元等熵气流在变截面管路中的流动是影响u、p、t、m的变化的要素、截面变化， 壁面摩擦、壁面换热、一、气流参数与通道面积的关系、压缩流体的一元流动、二、收缩喷嘴、三、定标喷嘴-拉瓦尔喷嘴、五-5一元等熵气流在变截面管道中的流动、一、气流参数与通道面积的关系、一元一定的流动连续性条件、运动方程、可压缩流体的一维1、速度与通道面积的关系、2、密度与通道面积的关系、气流参数与通道面积的关系、一维熵气流在变截面管路中的流动、气流参数与通道面积的关系、一维熵气流在变截面管路中的流动、M1u随着a变小p变小， t随着a变小而增加的M=1可能只出现在喉部dA=0声速，M1u随着a变小而减少p，t随着a变小而增加，收缩喷嘴，气流参数与通路面积的关系，一元等熵气流在变截面管路中流动，变焦喷嘴，5， 由马赫数与通道面积的关系得出，连续性方程与等熵关系，一元等熵气流在变截面管道中流动，喉部M1=1时记为A1=A*。 任意一个截面a为，M1，M1，一元等熵气流在变截面管路中流动，二，收缩喷嘴，出口背压影响流出速度和流量，出口背压，pe， 管内速度、质量流量和压力关系，或者一元等熵气流在变截面管路中流动，一元稳态绝热流动能方程式、速度、质量流量、等熵关系，一元等熵气流在变截面管路中流动，质量流量变为极大时dQ/dp=0，即出口截面为临界截面时质量流量最大， 出口截面达到临界截面后，出口背压持续下降时不能改变管内流动状态，例如空气=1.4、p*/p0=0.5283、一元等熵气流在变截面管路中流动、三、结垢喷嘴、收缩段、扩张段、喉部、一元等熵气流在变截面管路中流动将入口截面的压力设为p01，pe=p0不流动，曲线12.pelm(M=1临界管长)，亚音速流在入口附近堵塞，超音速流在入口附近出现激波，有摩擦和热交换的一元流动，利用动量方程式求出管长l和m的关系，代入动量方程式后有摩擦和热交换的一维流动， 微分以下的公式在以常数(管长l、入口M1、出口M2)积分时，有出口M2=1、临界管长lm、摩擦和热交换的一维流动，有任意两个截面的参数关系、摩擦和热交换的一维流动，问题5-35 .储气箱空气p0=1.75106Pa、T0=315K、拉瓦尔喷嘴气候部直径d*=0.6cm、出口直径摩擦管出口p2=350kPa . 求摩擦系数。绝热摩擦管，等熵流，拉瓦尔喷嘴喉部后需m1，牛顿迭代法求M1=2.33，有解、摩擦和换热的一维流，p1=1.339105Pa，有摩擦和换热的一维流，M2=1.145，=0.048，问题5-33 .储气箱空气p0=15105Pa 收缩喷嘴是等熵流，在出口连接绝热摩擦管(l=0.49m，d=0.02m，摩擦系数=0)。 摩擦管出口马赫数M2=1. 求出摩擦管入口M1和质量流量q。 绝热摩擦管，等熵流，收缩喷嘴内亚音速流加速至出口音速，达出口音速时，摩擦管长为lm，牛顿迭代法，M1=0.6，收缩管满足等熵流条件，解，u1=232.3m/s，1=13.07kg/m3，有摩擦和热交换的一维流，三、 等截面有热交换无摩擦管流，M1、超音速流减速为M=1、dq0加热流，M1超音速流的加速、dq0冷却流、M=1、临界流(闭塞)、有摩擦和热交换的一维流、(2)一维稳态运动方程式的积分、(1)连续性方程式、积分代入u=c、音速方程式、音速方程式和气体方程式、 有摩擦和热交换一维流动、有热交换等截面没有摩擦管参数的关系，(3)两截面温度停滞，其中有摩擦和热交换的一元流动，问题5-38 .停滞压力p01=12105Pa、停滞温度T01=600K、马赫数M1=2.5的空