資源描述：
《氣體的一維定常流動》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、工程流體力學第六章氣體的一維定常流動第一節(jié)氣體一維流動的基本概念氣體的狀態(tài)方程比定容熱容和比定壓熱容熱力學溫度流體的內(nèi)能熵比定容熱容比定壓熱容兩者的關(guān)系熱力學過程等溫過程絕熱過程等熵過程常數(shù)或者常數(shù)聲速和馬赫數(shù)聲速是微弱擾動波在彈性介質(zhì)中的傳播速度活塞以微小的速度dv向右運動,產(chǎn)生一道微弱壓縮波,流動是非定常的選用與微弱擾動波一起運動的相對坐標系作為參考坐標系,流動轉(zhuǎn)化成定常的了第一節(jié)氣體一維流動的基本概念由連續(xù)方程略去二階微量(1)由動量方程(2)由（1）、（2）得流體的體積模量代入聲速公式得聲速公式由等熵過程關(guān)系式以及狀態(tài)方程可得代入聲速公式得第一節(jié)氣體一維流動的基本概念馬赫數(shù)流體
2、流動速度和當?shù)芈曀俚谋戎祵τ谕耆珰怏w馬赫數(shù)通常還用來劃分氣體的流動狀態(tài)Ma＜1Ma=1Ma＞1亞聲速流聲速流超聲速流空氣空氣中的聲速聲速的大小與流動介質(zhì)的壓縮性大小有關(guān),流體越容易壓縮,其中的聲速越小,反之就越大第一節(jié)氣體一維流動的基本概念第二節(jié)微小擾動在空氣中的傳播(a)氣體靜止不動(b)氣流亞聲速流動(c)氣流以聲速流動(d)氣流超聲速流動如果在空間的某一點設(shè)置一個擾動源,周圍無任何限制,則擾動源發(fā)出的擾動波將以球面壓強波的形式向四面八方傳播,其傳播速度為聲速.分四種情況討論馬赫角結(jié)論:超聲速氣流中的微弱擾動波不能逆流向上游傳播第三節(jié)氣體一維定常流動的基本方程連續(xù)性方程能量方程由熱
3、力學代入得聲速公式完全氣體狀態(tài)方程對一維定常流的連續(xù)性方程式取對數(shù)后微分得第四節(jié)氣流的三種狀態(tài)和速度系數(shù)滯止狀態(tài)：氣流速度等熵地滯止到零這時的參數(shù)稱為滯止參數(shù)氣體一維定常絕能流的制止焓是個常數(shù)得據(jù)等熵關(guān)系式總靜參數(shù)比考慮氣體的壓縮性與否及會帶來多大誤差壓縮性因子或者極限狀態(tài)氣流膨脹到完全真空所能達到的最大速度極限速度能量方程的另一種形式第四節(jié)氣流的三種狀態(tài)和速度系數(shù)臨界狀態(tài)：在某一點上氣流速度等于當?shù)芈曀俚臓顟B(tài)或者臨界速度令Ma=1則總靜參數(shù)比公式變成第四節(jié)氣流的三種狀態(tài)和速度系數(shù)速度系數(shù)氣流速度與臨界聲速的比值當v=vmax時M*與Ma的關(guān)系總靜參數(shù)比用速度系數(shù)表示第四節(jié)氣流的三種狀
4、態(tài)和速度系數(shù)第五節(jié)氣流參數(shù)和通道截面之間的關(guān)系設(shè)無粘性的完全氣體沿微元流管作定常流動,在該流管的微元距離dx上,氣體流速由v變?yōu)関dx,壓強由p變?yōu)閜+dp,質(zhì)量力可以不計,應用牛頓第二定律同除以壓強整理，并引入聲速公式對等熵過程關(guān)系式取對數(shù)后微分有對完全氣體狀態(tài)方程取對數(shù)后微分聯(lián)立得第五節(jié)氣流參數(shù)和通道截面之間的關(guān)系第六節(jié)噴管流動的計算和分析收縮噴管列容器內(nèi)虛線面上和噴管出口的能量方程得質(zhì)量流量整理得噴管出口氣流達臨界狀態(tài)Ma=M*=1時此時根據(jù)環(huán)境壓強的變化對收縮噴管的工況作以下分析第六節(jié)噴管流動的計算和分析解根據(jù)以上兩式可以算得由于出口環(huán)境背壓,噴管出口氣流為臨界狀態(tài),所以第六節(jié)
5、噴管流動的計算和分析縮放噴管流量由連續(xù)方程求得整理成第六節(jié)噴管流動的計算和分析解：查表1,水蒸氣的由溫度比和壓強比公式計算得根據(jù)上式可以算得由于出口環(huán)境背壓,故可以采用縮放噴管由狀態(tài)方程得噴管喉部面積第六節(jié)噴管流動的計算和分析第七節(jié)實際氣體在管道中的定常流動有摩擦的一維定常絕熱管流選取圖中所示的dx微元管段上的流體作為研究對象。表面力包括上、下游斷面上的總壓力，管子壁面上的切應力的合力和壓強的合力，作為氣體質(zhì)量力可以忽略不計。運動微分方程整理并略去二階以上的無窮小量有單位質(zhì)量流體的損失可以表示為粘性氣體的絕熱流動微分關(guān)系式可表示為聯(lián)立可導出對比※在變截面管道中，摩擦的作用就相當于沿流動
6、方向的截面變化率發(fā)生變化。對于漸縮噴管，截面的減小率會更大，故亞聲聲速氣流速度增速加快；對于漸擴噴管，截面的增大率減小，超聲速氣流增速減慢。同時可以看出，在縮放噴管中臨界截面不在管道的最小截面上，而在第七節(jié)實際氣體在管道中的定常流動等截面管中壓強降落的變化規(guī)律將等熵關(guān)系式取對數(shù)后微分有聯(lián)立狀態(tài)方程,連續(xù)方程求解解上式第七節(jié)實際氣體在管道中的定常流動實際氣體在管道中的定常流動等直管道的流量可以用以下公式作近似計算由以上分析,等直管道考慮摩擦時可能出現(xiàn)壅塞現(xiàn)象,即在一定條件下有一極限管長,對應這一長度管道出口恰好出現(xiàn)臨界狀態(tài)對于等截面管道,由于沿管長截面積不變由馬赫數(shù)定義式得將該式微分得用
7、除上式左端,用除右端得第七節(jié)實際氣體在管道中的定常流動整理得將上式分離變量積分得由前述分析可知,取最大管長時管道出口應達到臨界狀態(tài),將代入上式,可得最大管長由上式可知,在亞聲速范圍最大管長隨馬赫數(shù)的增大而減小,在超聲速范圍內(nèi),最大管長隨馬赫數(shù)的減小而減小第七節(jié)實際氣體在管道中的定常流動解分別計算題中所給的兩個雷諾數(shù)所對應的最大管長,其差值即為所需的管子長度當時同理可算得所需的管子長度為第七節(jié)實際氣體在管道中的定常流動實際氣體的等溫管流工程中常常
