下册第五章可压缩流体流动基础导论.ppt

（3） 按短管计算 上式表明截面2已接近临界截面(Ma=1),再计算平均摩擦因子 入口处: 查表FA2, [例C5.5.1]绝热摩擦管流(4-2) 查Moody图光滑管, 截面2: 查表FA2, 查Moody图光滑管, 临界截面:由(C5.3.4a)式 , [例C5.5.1]绝热摩擦管流(4-3) * C5 可压缩流体流动基础 C5 可压缩流体流动基础 C5.1 引言（工程背景） C5.1.1 热力学基础知识 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=1.4） 2. 比热容：单位质量流体温度升高一度所需要的热量。 C5.1.1 热力学基础知识(2-1) C5.1.1 热力学基础知识(2-2) 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 C5.2.1声速 C5.2 声速、马赫波和激波 可压缩流体中微扰动的传播速度称为声速。 （1）声速与流体弹性模量（K）和密度（ρ）有关 （2）声速与扰动频率、振幅与周期无关 C5.2 声速、马赫波和激波 （3）声速传播过程可视为绝热等熵过程，声速与温度有关 求： 试比较两处的声速 由（C5.2.6)式 [例C5.2.1] 声速 已知: 设海平面（z＝0）的大气温度 在对流层顶部（ ）的高空大气温度 解： 设空气气体常数和比热比分别为 。 讨论： 说明海平面与11km高空的声速相差13％之多。 C5.2.2马赫波 无界可压缩流场绕点声源的运动 1. 静止流场 V= 0 Ma = V/ c = 0  （图a） 亚声速流场 0 V c 0 Ma 1 （图b） C5.2.2马赫波(2-1) 声速流场 V = c , Ma = 1， 平面马赫波 （图c） 超声速流场 V c ,  Ma 1，  马赫锥 ,马赫角α（图d) C5.2.2马赫波(2-2) [例C5.2.2] 马赫锥与马赫角 求：飞机飞过观察站正上方到观察站听到机声要多少时间 已知:一飞机在观察站上空H＝2000m，速度为V＝1836km/h,空气温度为 T=15℃ 解： 当地声速和飞机飞行马赫数为 设飞机在观察站上方时,马赫波与地面交点离观察站距离为l, 时间t后到达观察站 飞机以超声速在静止的空气中飞行,形成一个以飞机为顶点后掠的马赫锥,其马赫角为α,如图示 C5.2.3 激波 1.定义： 强压缩扰动在超声速流场中形成的流动参数强间断面 2.形成机理：以管中活塞强烈压缩为例 4.形成条件： 二维三维流场：超声速运动 C5.2.3 激波 3.特点： p↑，ρ↑，T↑，V↓ 管内一维流场：强压缩扰动 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）。 由伯努利方程的第三种推广形式可得（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） C5.3.1 绝能·流能量方程 C5.3.1 绝热流能量方程 C5.3 一维定常可压缩流能量方程 C5.3.2 等熵流伯努利方程 对完全气体 完全气体等熵流动（对空气 ） 由一维定常能量方程 等熵流伯努利方程 C5.3.2 等熵流伯努利方程(3-1) 在绝能（热）条件下符合可逆过程的流动称为等熵流动。 (等熵流） 1. 用滞止状态参数表示 等熵流 称为等熵流气动函数。对完全气体见附录FG1 表。 C5.3.2 等熵流伯努利方程(3-2) 2. 用临界状态参数表示 临界状态：气体等熵地改变速度到声速时所具有的状态, 等。 如 在等熵流气动函数中令Ma =1可得 在等熵条件下温度