氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)分析(已修改)
2025-05-31 00:13 本頁(yè)面
【正文】 流體力學(xué) Fluid Mechanics 10 一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 10 一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 2 18:49 問(wèn) 題 ? 氣體動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象 ? 氣體動(dòng)力學(xué)的研究特點(diǎn) ? 氣體動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容 ? 本章基本要求 ? 本章重點(diǎn)和難點(diǎn) 10 一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 3 18:49 氣體動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象 ? 氣體動(dòng)力學(xué)的研究對(duì)象是可壓縮氣體的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及其與固體的相互作用。通常， ?液體 被看作 不可壓流體 ，在整個(gè)流動(dòng)中，氣體密度?=const. ； ?氣體密度 ?的變化與壓強(qiáng) p、 溫度 T有關(guān)， 但當(dāng)氣體流速v遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于聲速 c時(shí) ，也可以認(rèn)為 ?=const.； ? v大到一定程度 ，接近 c或 ≥c時(shí) ， ?就不能看作常數(shù)了。 10 一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 4 18:49 ? 流體動(dòng)力學(xué)的特點(diǎn)： 流速低，介質(zhì)的內(nèi)能 (分子熱運(yùn)動(dòng)的能量 )遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于動(dòng)能的變化量，這就是可將?視為常數(shù) 的原因?？刂品匠探M包括 運(yùn)動(dòng)學(xué)的質(zhì)量守恒定律 動(dòng)力學(xué)的牛頓定律 及有關(guān)介質(zhì)屬性的本構(gòu)關(guān)系，如黏性定律等 氣體動(dòng)力學(xué)的研究特點(diǎn) 氣體動(dòng)力學(xué)的研究特點(diǎn) 5 2021/6/14 ? 氣體動(dòng)力學(xué)的研究特點(diǎn)： 流速大 , 動(dòng)能變化量與氣體內(nèi)能相關(guān)，此時(shí) ?與 p均為變量 。 它們既是描述氣體宏觀流動(dòng)的變量，又是描述氣體熱力學(xué)狀態(tài)的變量。 因此，它們將氣體動(dòng)力學(xué)和熱力學(xué)緊密聯(lián)系在一起。其流動(dòng)控制方程包括 運(yùn)動(dòng)學(xué)的質(zhì)量守恒定律 動(dòng)力學(xué)的動(dòng)量守恒定律 熱力學(xué)方面的能量守恒定律 氣體的物理、化學(xué)屬性方面的氣體狀態(tài)方程 及 氣體組元間的化學(xué)反應(yīng)速率方程 氣體輸運(yùn)性質(zhì) (黏性、熱傳導(dǎo)和組元擴(kuò)散定律 )等 10 一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 6 18:49 ① 研究高速氣體對(duì)物體 (如飛行器 )的繞流 即 外流問(wèn)題 ，包括 ?正問(wèn)題： 給定物體的外形及流場(chǎng)邊界、初始條件，求解繞流流場(chǎng)的流動(dòng)參數(shù)，特別是求出作用在物面上的氣動(dòng)特性。 ?反問(wèn)題： 給定流場(chǎng)的一部分條件和需要達(dá)到的氣動(dòng)指標(biāo) (如高升阻比 )，求解最佳物形。 ② 研究氣流在通道中的流動(dòng)規(guī)律，諸如研究噴管、渦輪機(jī)和激波管內(nèi)的流動(dòng)等 內(nèi)流問(wèn)題 。 ③ 還有如爆破波系的相互作用以及重力作用下非均勻溫度場(chǎng)的大尺度對(duì)流等。 氣體動(dòng)力學(xué)的研究?jī)?nèi)容 10 一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 7 18:49 主要要求和重點(diǎn) ? 掌握一元?dú)饬鞯臍W拉運(yùn)動(dòng)微分方程及其在等熵條件下積分式的推導(dǎo)。 ? 理解絕熱流動(dòng)全能方程中各項(xiàng)的物理涵義。 ? 掌握聲速、滯止參數(shù)和馬赫數(shù)的計(jì)算。 ? 掌握漸縮噴管或漸擴(kuò)管出流的計(jì)算方法。 ? 了解在超聲速條件下流速和密度隨斷面變化的規(guī)律。 ? 了解等溫和絕熱管路的流動(dòng)計(jì)算。 ? 注意可壓縮流體流動(dòng)與不可壓縮流體的區(qū)別和聯(lián)系。 ? 重點(diǎn)是等熵流動(dòng)，等溫管路和絕熱管路流動(dòng)規(guī)律及計(jì)算。 10 一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 8 18:49 主要內(nèi)容 理想氣體一元恒定流動(dòng)的運(yùn)動(dòng)方程 聲速、滯止參數(shù)、馬赫數(shù) 氣體一元恒定流動(dòng)的連續(xù)性方程 等溫管路中的流動(dòng) 絕熱管路中的流動(dòng) 10 一元?dú)怏w動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 9 18:49 理想氣體一元恒定流動(dòng)的 運(yùn)動(dòng)方程 一元理想流體歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程 一元定容流動(dòng)的能量方程 一元等溫流動(dòng)的能量方程 一元絕熱流動(dòng)的能量方程 理想氣體一元恒定流的運(yùn)動(dòng)方程 10 2021/6/14 一元理想氣流運(yùn)動(dòng)微分方程 ? 對(duì)于圖示微元體，利用理想流體歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程，應(yīng)有 dtdssvtvspS ss??????????1氣流微元流動(dòng) 恒定流 ， 0???t一元流動(dòng) ， dsdvsvdsdpsp ss ?????? 。S僅為重力，在同介質(zhì)中流動(dòng)，可不計(jì)。則有 一元理想氣流運(yùn)動(dòng)微分方程 11 2021/6/14 01 ?? dsdvvdsdp?0?? v dvdp?022?????????? vddp?上兩式稱為 歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程 ，或 微分形式的伯努利方程 。 或 或 理想氣體一元恒定流的運(yùn)動(dòng)方程 12 2021/6/14 一元定容流動(dòng) ① 定容過(guò)程 ——?dú)怏w在容積不變的條件下所進(jìn)行的熱力學(xué)過(guò)程 。 ② 定容流動(dòng) ——?dú)怏w容積不變的流動(dòng) ，或者說(shuō)是 不可壓縮流體流動(dòng) 。這時(shí)， ? =const. ，稱為 不可壓縮流體。 一元定容流動(dòng) 13 2021/6/14 ③ 一元定容流動(dòng)能量 方程 .c on s t22?? vp?022?????????? vddp?由歐拉運(yùn)動(dòng)微分方程 .c on s t22?? gvgp?或 積分，得 ④ 方程的意義 沿流各斷面上
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