第八章可压缩气体动力学基础..ppt

第八章 可压缩气体动力学基础 （Aero—thermodynamics） §8-1 可压缩气流的一些基本概念 §8-2 音速 §8-3 激波 §8-4 一维定常气流基本方程 §8-5 气体在变截面喷管中的流动 §8-6 在等截面管中有摩擦的绝热流动 §8-7 缩放喷管在非设计工况下流动分析 第八章 可压缩气体动力学基础 1 重点：气体状态参数、气体状态方程、完全气体的状态方程、热力学第一第二定律、等温过程、绝热过程、等熵过程、音速、马赫数、马赫波、激波、激波前后参数关系、一维定常气流基本方程、一维等熵定常气流基本方程、滞止状态、临界状态、气体在变截面喷管中的流动、在等截面管中有摩擦的绝热流动、缩放喷管在非设计工况下流动 难点：激波、气体在变截面喷管中的流动、在等截面管中有摩擦的绝热流动、缩放喷管在非设计工况下流动 第八章 可压缩气体动力学基础 2 在通常情况下的液体流动和流速不高、压力变化较小的气体流动，可近似为不可压缩流体。但当气体流动的速度大到与气体的音速相近或超过音速时（M0.3） ，必然会引起很大的压力变化，以致密度和温度也会有显著的变化，这时就必须考虑压缩性的影响。 本章简要介绍一下气体可压缩流动的基本规律及其应用。 第八章 可压缩气体动力学基础 3 一、气体的状态及状态参数 热力学中变量（状态参数）一般有6个： ⑴压力p（常指绝对压力） ⑵ 密度ρ ⑶温度T（常指绝对温度，K（开尔文温度）） ⑷比内能e：系统的内能是组成系统的所有分子的动能 和势能的总和，指单位质量气体的内能，简称内能。 ⑸比焓h：单位质量气体的内能和压力对外做功两者之和，简称焓。 ⑹比熵s：由热力学第二定律给出其定义式： 温度为T单位质量气体得到的热量dq 第八章 可压缩气体动力学基础 4 §8-1 可压缩气流的一些基本概念 其中只有两个独立的变量，并且这两个独立变量是可以任意选取的，如： 或 等等。这些关系式都称为状态方程。其中最常用的是完全气体的状态方程： 为通用气体常数， 为气体分子量，对于空气， 引入几个与比热有关的定义： (1) 等容比热 (2) 等压比热 (3) 比热比 第八章 可压缩气体动力学基础 5 当容积(或压强）保持不变时，单位质量流体温度升高一度所需要的热量 二、完全气体的状态方程(perfect gas ） 完全气体是真实气体的一种理想化模型（理想气体）与理想流体不同。它具以下规律： (1) 满足状态方程 (2) 比内能只能依赖与绝对温度，即 对于完全气体，可以导出： 空气的比热比 第八章 可压缩气体动力学基础 6 三、热力学第一、二定律 the First，Second Law of Thermodynamics 热力学第一定律：系统从外界所吸收的热量 ，一部分用于增加系统的内能 ，另一部分用于系统对外做功 ，写成表达式： （微分形式） 该定律说明了能量守恒定律。式中 吸热为正，放热为负； 对外做功为正，外界对内做功为负。 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。 第八章 可压缩气体动力学基础