一元气体动力学基础教学课件

梦 境一元气体动力学基础1、不要轻言放弃，否则对不起自己。2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔卡耐基。3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有久久不会退去的余香。4、守业的最好办法就是不断的发展。5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮回里有你。（2）等温过程代入积分得可压缩理想气体在等温过程中的能量方程（3）绝热过程理想气体的绝热过程等熵过程绝热指数代入积分得或证明：可压缩理想气体在绝热过程中的能量方程或焓内能u（4）多变过程多变指数可压缩理想气体的能量方程n=0等压过程n=1等温过程n=k绝热过程n等容过程例1：文丘里流量计，进口直径d1=100mm，温度t1=20，压强p1=420kPa，喉管直径d2=50mm，压强p2=350kPa，已知当地大气压pa=101.3kPa，求通过空气的质量流量解：喷管等熵过程空气k=1.4R=287J/kgKT热力学温标（K）p绝对压强解题思路：状态（过程）方程、连续性方程、能量方程绝热过程方程状态方程连续性方程能量方程解得例2：理想气体在两个状态下的参数分别为T1、p1和T2、p2（1）密度的相对变化率密度相对变化率（2）内能变化（3）焓的变化（4）熵的变化可压缩气流的几个基本概念1.音速声音的传播是一种小扰动波连续性方程动量方程略去高阶微量，得音速定义式液体：气体：视作等熵过程微分：解得得讨论：（1）音速与本身性质有关（2）越大，越易压缩，c越小音速是反映流体压缩性大小的物理参数（3）当地音速（4）空气2.滞止参数（驻点参数）设想某断面的流速以等熵过程减小到零，此断面的参数称为滞止参数v0=0滞止点（驻点）性质：（1）在等熵流动中，滞止参数值不变；（2）在等熵流动中，速度增大，参数值降低；（3）气流中最大音速是滞止音速；（4）在有摩擦的绝热过程中，机械能转化为 内能，总能量不变T0，c0，h0不变，p0，0，但p0/0=RT0不变。如有 能量交换，吸收能量T0，放出能量T03.马赫数微小扰动在空气中的传播M1 超音速流动4.滞止参数与马赫数的关系由例：容器中的压缩气体经过一收缩喷嘴射出，出口绝对压力p=100kPa，t=-30，v=250m/s，求容器中压强和温度解：喷口处5.气体按不可压缩处理的极限空气k=1.4密度相对变化取M=0.2取M=0.4一般取M=0.2t=15时，vMa=0.2340=68m/s9.3气体一元恒定流动的连续性方程1.气流参数与变截面的关系由连续性方程欧拉微分方程及得2.讨论dv与dp、d、dT异号流动参数M1渐缩管渐扩管渐缩管渐扩管流速v压强p密度温度T增大减小减小减小减小增大增大增大减小增大增大增大增大减小减小减小一元等熵气流各参数沿程的变化趋势（1）亚音速流动：Av(p,T)由于速度变化的绝对值大于截面的变化（2）超音速流动：Av(p,T)由于密度变化的绝对值大于截面的变化（3）音速流动临界状态（临界参数*）最小断面才可能达到音速拉伐尔喷管压强下降扩压管压强上升引射器（喷管+扩压管）例：滞止参数为p0=10.35105Pa，T0=350K的空气进入收缩喷管，出口截面的直径d=12mm，当出口的外部环境压力Pa（背压）分别为7105Pa和5105Pa，计算喷管的质量流量解：空气k=1.4，R=287J/kgK，Cp=7R/2=1004.5J/kgK（1）临界参数p*（2）当pa=7105PaP*喷管出口压强（3）当pa=5105PaP*出口参数均按临界参数p*、T*、*9.4等温管道中的流动管道d不变有摩擦，实际气体1.基本方程（1）连续性方程（2）等温过程（3）运动微分方程（复习：）拓展：或气体管道运动微分方程（）2.基本计算公式（1）压强代入式（）积分可略或同除大于1类比不可压缩气体管长越长，p2越小，压缩性不可忽略（2）质量流量3.等温管道流动特征由连续性方程等温过程方程以及得讨论：流动参数流速v压强p密度温度T滞止温度T0增大减小减小不变增大减小增大增大不变减小等温管流各参数沿流程变化的趋势 1.dv与dp、d异号；2.增速减压，体积膨胀，对外作功，能量下降，需外界输入能量，T0；减速增压，体积收缩，向外界输出能量，T0；3.是临界值，临界值只能是出口断面4.极限管长积分例：氦气在直径d=200mm、长l=600m的管道中作等温流动，进口断面v1=90m/s、p1=1380kPa、t=25，氦气k=1.67、R=2077J/kgK，管道=0.015，求（1）出口断面p2、v2；（2）如按不可压缩气体处理，求p2；（3）极限管长解：（1）校核计算有效（2）如按不可压缩气体处理（3）极限管长代入极限管长公式可压缩气体的绝热管道流动有摩擦，无热量交换1.基本方程（1）状态方程（2）绝热过程方程（3）运动微分方程同等温过程，但不是常数在亚音速时，可认为与不可压缩气体相近2.基本计算公式（仿照等温过程的推导）（1）压强可略（2）质量流量将k=1代入，就是等温流动的p、G3.绝热管道流动特征流动参数M1流速v压强p密度温度T滞止温度T0增大减小减小减小不变减小增大增大增大不变绝热管流各参数沿流程变化的趋势 讨论（与等温流动的区别）：（1）按M1讨论；（2）温度T的变化与p、一致；（3）由于绝热，虽有摩擦，但总能量不变，滞止温度T0不变4.极限管长56、书不仅是生活，而且是现在、过去和未来文化生活的源泉。库法耶夫57、生命不可能有两次，但许多人连一次也不善于度过。吕凯特58、问渠哪得清如许，为有源头活水来。朱熹59、我的努力求学没有得到别的好处，只不过是愈来愈发觉自己的无知。笛卡儿60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地走到底，决不回头。左拉