6_管内气体流动的热力学.ppt

热力学关系式 联立求解 可通过加热和冷却使流动实现跨音流动 3 激波 连续性方程 动量方程（同瑞利流） 状态方程 能量方程（同范诺流） 激波过程不连续 范诺线与瑞利线交点为激波状态点 激波的熵产 6-4 热声管与热声制冷 瑞利提出热声原理 热声学管内气体振动 最大压缩时向气体供热 最大膨胀时从气体取热 促进气体中的振动 热声原理 气体被加热膨胀产生首个压力扰动波前 扰动向两端以声速传播 膨胀后的气体被推入回热器板叠的空隙中，回热器的温度低于热端换热器，气体换热后体积收缩,收缩的气体有向回运动的倾向 第一个压力波前传播到谐振腔的端部而反射回来，反射波与气体收缩运动相叠加 在某一频率上产生正反馈加强，形成持续的谐振波动（激波） “热声发动机” 气体微团在热端吸热 气体微团在冷端放热 将热以声波形式转换为机械能 “热声制冷机” 气体微团在冷端吸热 气体微团在热端放热 消耗外部电能使热从低温向高温送 , 可轻易地实现摄氏零下200度以下的低温 热声制冷器 热声发电机 热声制冷器 6 管内气体流动的热力学 6-1 基本概念与基本方程 6-2 理想气体定熵流动 6-3 范诺流、瑞利流与激波 6-4 热声管与热声制冷 6-1 基本概念与基本方程 一 基本概念 1 滞止状态 绝热流动： 可逆 各点滞止参数相同 不可逆 各点滞止参数h0相同， p0不相同，会减小， p0减小程度与不可逆性程度有关 2 可压缩性与声速 密度发生变化→可压缩 压力变化引起 定熵音速 理想气体 3 可压缩流的分类与马赫数 理想气体 滞止过程为可逆绝热过程 4 用马赫数表示滞止参数　　 滞止焓 5 激波 压力波叠加而成的激波面 气体通过激波面时参数发生剧变 正激波：激波面垂直于流动方向的波 斜激波： 激波面不垂直于流动方向的波 驻 波： 静止的波 行 波： 运动的波 纵 波：传播方向与质点振动方向一致或相反的波动 声波（锣声），地震波的P波 横 波：质点的振动方向与波的传播方向垂直 电磁波、光波、地震波的S波 剪切波，固体或液体中的切变弹性引起 　 地震波 纵波: 推进波，P波 地壳中速度为5.5~7千米／秒， 使地面发生上下振动，破坏性较弱。 横波: 剪切波,又称S波 地壳中的传播速度为3.2～4.0千米/秒， 使地面发生前后、左右抖动，破坏性较强。 面波: L波， 由纵波与横波在地表相遇后激发产生的混合波 只能沿地表面传播 波长大、振幅强，造成建筑物强烈破坏的主要因素。 二 基本定律 1 质量守恒定律——连续性方程 控制容积 稳态稳流 (2) （1） 2 牛顿二运动定律——动量方程 x方向上的力： F 单位质量的体积力 ① ②　压力 pdA为斜面上对流体的作用力 （3） 一维流动动量方程的一般形式 ③　摩擦剪切力 稳态稳流 （4） 联立 稳定流动 不考虑体积力摩擦力，（3）式为 （5） （6） 3 热力学第一定律——能量方程式 稳定流动 （7） 4 热力学第二定律——不可逆性 Tu，环境温度 无功交换时，能量方程为 （8） 比较（8）式与（4）式 （4） 三 一般流动的热力学规律 技术功 （a） 热力学一般关系式 代入（a）式 qout 外界来热 qf　 摩擦热 wf　 摩擦功 ——伍里斯方程, 通用流动方程 理想气体 6-2 定熵流动 理想气体 一 定熵流动 由伍里斯方程可得 动量方程 6-3 范诺流、瑞利流与激波 1 范诺流 等截面通道内有摩擦的绝热流动 能量方程 连续性方程 状态方程 热力学关系式 （1） 积分（1）式 （2） （3） 斜率（由1式） 一组范诺线 滞止焓相同 密流不相同（单位面积质量流量）