流體力學講義7-1PPT課件

1、1,第七章 氣體動動力學基礎,壓縮性的影響,氣體動力學：可壓縮流體動力學 高速氣體動力學，氣體波動力學，高溫氣體力學等,本章：理想完全氣體動力學,2,7.1 基本方程和基本概念,一、理想完全氣體模型和方程,常比熱完全氣體： 狀態(tài)方程 內能 焓 熵 氣體常數 絕熱指數（比熱比,理想流體：粘性系數 熱傳導系數 應力張量,空氣,3,理想常比熱完全氣體絕熱流動，不計質量力,連續(xù)方程： 運動方程： 能量方程,封閉方程組,7.1 理想完全氣體模型和方程,4,7.2 聲傳播方程和馬赫數 (以下符號a 與教材上c 相同,1、聲波 - 微小擾動在理想完全氣體中的傳播,2)初始靜止狀態(tài)，,1)是一維非定常可壓縮問

2、題,分析,5,7.2 聲傳播方程和馬赫數 (以下符號a 與教材上c 相同,1、聲波 - 微小擾動在理想完全氣體中的傳播,將 代入以上方程并略掉二階以上小量,由（A)（B）兩式消 去 可得到,6,7.2 聲傳播方程和馬赫數 (以下符號a 與教材上c 相同,1、聲波 - 微小擾動在理想完全氣體中的傳播,以上方程解的一般形式為,7,2、聲速與馬赫數 (以下符號a 與教材上c 相同,聲速定義,幾點說明： 聲速是狀態(tài)參數，聲波的傳播是等熵過程； 在勻速運動的慣性坐標系中，聲速仍為 在不均勻氣流中，每個點上流動參數不同，聲速也不同； 聲速與流體的壓縮性有關,物理意義：慣性力 / 彈性力，動能 / 內能 流

3、動的分類：亞聲速，跨聲速，超聲速，高超聲速 超聲速流動和亞聲速流動的主要差別：影響域和依賴域,馬赫數定義：流體速度與當地聲速之比，稱為馬赫數,8,聲音的傳播-小擾動的影響域,以下符號a 與教材上c 相同,9,二、聲速與馬赫數,依賴域：影響空間某點流動的區(qū)域稱為該點的依賴域,超音速氣流中 P 點的影響域和依賴域,10,7.3 完全氣體等熵流動的主要性質,一、完全氣體等熵流動的基本性質和Crocco定理,理想氣體定常絕熱的連續(xù)流動中沿流線熵不變。 理想完全氣體定常絕熱的連續(xù)流動中沿流線總焓不變。 Crocco定理： 理想氣體定常絕熱流動中，若質量力可略，在全流場成立,定義：熵值處處相等的流場稱為均

4、熵流場； 總焓處處相等的流場稱為均焓流場,推論： 軸對稱或平面流動中均熵均焓場必無旋 ； 定常三維理想氣體的均焓無旋流動必均熵； 定常三維理想氣體的均熵無旋流動必均焓； 非均焓的定常三維理想氣體均熵流動必有旋； 非均熵的定常三維理想氣體均焓流動必有旋,定理證明,11,二、完全氣體等熵流沿流線的等熵關系式,a) 理想常比熱完全氣體定常等熵流動的基本方程： 定常絕熱流動沿流線的能量關系式就是伯努利積分,定義：在定常流動中，流體質點由狀態(tài) p， ，T ，V 等熵地滯止到速度等于零的狀態(tài)參數稱為滯止參數。記作 ， ， ， ， 它們可由等熵流動能量公式和等熵過程確定,b)駐點參數（滯止參數）、最大速度和臨界參數,能量方程,12,7.3 完全氣體等熵流動的主要性質,2）臨界參數,定義：在定常流動中，流體質點由狀態(tài) p， ，T ，V 等熵地滯止到速度等于聲速的狀態(tài)參數稱為滯止參數。記作 ，,說明: (i)完全氣體等熵流中沿流線臨界參數為常數; (ii)臨界參數值與坐標系有關,定義：在定常流動中，流體質點由狀態(tài) p， ，T ，V 等熵地滯止到速度等于聲速時的狀態(tài)參數。記作,13,7.3 完全氣體等熵流動的主要性質,定義,流體速度與臨界速度(或臨界聲速)之比稱為速度系數,3）速度系數,