文档介绍：引言
C5 可压缩流体流动基础
超声速流动
激波
可压缩流体
连续性方程
基本方程
动量方程
能量方程
状态方程
物体绕流
摩擦管和热交换管
喷管流
应用
C5 可压缩流动基础
扩张管加速
壅塞
热力学基础知识
C5 可压缩流动基础
完全气体状态方程
p=RρT
R 为气体常数,空气R=287J/kg·K。
当容积保持不变时称为比定容热容c v(T)
当压强保持不变时称为比定压热容c p(T)
比热比(空气γ=)
2. 比热容:单位质量流体温度升高一度所需要的热量。
热力学基础知识
比内能e(T):单位质量气体分子热运动所具有的动能
比焓h(T):单位质量气体所具有的内能与压能之和
热力学第一定律:对气体所加的热能等于气体内能的增加
和气体对外所作功之和。
热力学第二定律:气体在绝热的可逆过程中熵值保持不变;在不可逆过程中熵值必定增加。
6. 完全气体等熵流动
3. 内能与焓
常数
声速、马赫锥与激波
在连续介质中微弱扰动传播特点:
(2)将声波视作绝热等熵过程。对完全气体
声速、马赫锥与激波
(1)传播速度与介质的体积弹性模量(K)和密度(ρ)有关,
而与扰动的频率、振幅和周期无关。
说明声速也是一个状态参数。
声速、马赫锥与激波
在无界可压缩流场中,某处设一间隙性声源,每隔1秒法一次声,
声速为c。设来流速度为V,观察者与声源距离为r.
听到声音的频率
流场名称
流速
马赫数
是否有寂静区
亚声速 0<V<c 0<Ma<1 无不同
静止 V=0 Ma=0 无相同
声速、马赫锥与激波
超声速 V>c Ma>1 马赫锥外不同
声速 V=c Ma=1 声源上游不同
超声速流场中:马赫波/马赫锥/马赫线/马赫角α
听到声音的频率
流场名称
流速
马赫数
是否有寂静区
激波
声速、马赫锥与激波
2. 形成机理:
3. 形成条件:
1. 定义:
流动参数的强间断面。
激波后p↑,ρ↑,T ↑;V↓
无数微弱压缩波叠加而成。
后面的微弱压缩波波速大于前面的: ci > ci-1 > …> c2 > c1。
(1) 管内有强压缩扰动;
(2) 无界流场除强压缩扰动外,必须是超声速流场。
绝能流能量方程
C5 可压缩流动基础
一维定常可压缩流能量方程
绝能流:与外界无能量交换的流动(无热量交换,无轴功,无
摩擦功等)。
由()式可得(忽略重力)
上式中h0为总焓。完全气体的一维定场流动常用形式为
(绝能流)
(绝能流)
总温(T0)和总声速(c0)在绝能流中保持常数,但总压(p0)和总密
度(ρ0)不一定保持相等。
(绝能流)
等熵流伯努利方程
C5 可压缩流动基础
当气体在绝热短管中作高速流动(无激波)时,边界层的影响可
以忽略不计,流动简化为等熵流。
(等熵流)
完全气体的常用形式为
能量方程为推广的伯努利方程
[] 流动压缩性对伯努利方程的影响
已知: 设完全气体从滞止状态开始流动。
求: 分别按不可压缩流体伯努利方程和等熵流动方程计算压强与马赫数
的关系式,并作比较。
解: (b)式可写为(忽略重力)
(a)
按完全气体关系式p=RρT, ,M=V/c,(a)式可改写为压强相对
变化形式
(b)
从等熵流伯努利方程()式及等熵流状态参数关系式()
式可推导得()
(c)