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第四章高速可压无粘流

汇报人：某某某汇报时间：2024.X.X

第四章

高速可

压无粘

流

当流体运动速度不大时，流体中各点的压强变化也不大，相应的密度变化也不大。所以在工程问题的处理中，常把低速流动的流体当作不可压缩流体来处理，扰动的传播遍及整个流场，速度快到无穷大。

随着流动速度的增大，特别当流体以与音速相比拟的高速流动时，流体密度的变化必须考虑到；不然所得的结果可能与实际流动图画大有差别，甚至完全不符合。

可压缩流体的流动过

程伴随着流体状态的变化，与热力学

(thermodynamics)是密切相关的。

因此，对于本章研究的高速流动问题，我们必须如实地把流体看作密度可变的可压缩流体来处理。

第四章高速可压无粘流

TheMachnumberisthedominantparameterincompressible-flowanalysis,withdif-ferenteffectsdependinguponitsmagnitude.Aerodynamicistsespeciallymakeadis-tinctionbetweenthevariousrangesofMachnumber,andthefollowingroughclassi-ficationsarecommonlyused:

Ma0.3:incompressibleflow,wheredensityeffectsarenegligible.

0.3Ma0.8:subsonicflow,wheredensityeffectsareimportantbutno

shockwavesappear.

0.8Ma1.2:transonicflow,whereshockwavesfirstappear,dividingsub-

sonicandsupersonicregionsoftheflow.Poweredflightinthetransonicregionisdifficultbecauseofthemixedcharacteroftheflowfield.

1.2Ma5.0:supersonicflow,whereshockwavesarepresentbutthereare

nosubsonicregions.

5.0Ma:hypersonicflow[13],whereshockwavesandotherflow

changesareespeciallystrong.

第四草高速可压无粘流

第四章高速可压无粘流

·本章的重点：

√一维等熵绝热流(adiabaticandisentropicflow)

√正激波(normalshockwave)

√拉法尔喷管(Lavalnozzle)

§4.1热力学基础

§4,2一维等熵绝热流

§4,3马赫波与膨胀波

§4.4正激波

§4.5斜激波(oblique-shockwave)

§4,6喷管及超音速风洞

第四章高速可压无粘流

§4.1.1完全气体的状态方程、内能和焓

·完全气体(PerfectGas):是气体分子运动论中

所采用的一种模型气体。

√它的分子是一种完全弹性的微小球粒，内

聚力十分小，可以忽略不计。彼此只有在

碰撞时才发生作用。

√微粒的实有总体积和气体所占空间相比较

可以忽略不计。

·远离液态的气体基本符合这些假设，通常状况

下的空气也符合这些假设，可以看作为一种完

全气体。

84.11完全气体的状态方程、内能和焓

·但如果气体处在低温高压状态，距液化状态很近，那么完全气体中所没有考虑的分子间吸引力及分子本身所占据的体积将起重要作用，完全气体假设不再适用，此时必须采用更接近于实际的近似模型。

·对空气而言，在下列温度和压力范围内可以

用完全气体假设，

240°KT2000K

p10大气压

§4.1.1完全气体的状态方程、内能和焓

完全气体的状态方程

·状态方程：热力学指出，任何气体的压强、密

度和温度不是相互独立的，三者之间是存在着

确定的关系，如

p=p(p,T)或，f(p,p,T)=0(4-1)

·此函数关系称为气体的状态方程。

·完全气体的状态方程：对于完全气体，状态

参数之间存在如下关系，

(4-2)