第三章-气动力学的基本知识PPT课件.ppt

第三章 气动力学的基本知识3.1气体动力学常用的基本方程3.2音速和马赫数3.3管道截面积和流速的关系1.3.1气体动力学常用的基本方程气体流动问题的基本假设：1.假定气体作稳定流动。（气体流经任何地点时，其全部物理参数均具有各自确定的数值，而不随时间变化）2.假定在流道内气体做一元流动。所谓一元流动时值气体的各个物理参数只沿着流动方向变化，而在垂直于流动方向的横截面上，各参数的分布均匀一致。2.3.1气体动力学常用的基本方程1.基本方程式（1）连续方程式 质量流率（）：单位时间内流过管道任一截面的气体流量 管道任一截面的截面积（）气体的流速（）单位时间流过该截面的气体体积 根据质量守恒定律：流经任何截面上的流量不随时间改变，而且流经不同截面的流量相等，即 1,2，代表管道中不同的截面一元稳定流动的连续方程式3.3.1气体动力学常用的基本方程1.基本方程式（2）能量方程式 能量守恒与转换定律：外界对开口体系加入的能量等于体系对外界输出的能量。输入加热量气体从进口带入的流量l内能l动能l位能l流动功4.3.1气体动力学常用的基本方程1.基本方程式（2）能量方程式 单位时间通过截面1-1由气体带入开口体系的能量为：输入开口系统的能量为输出开口系统的能量为遵循能量守恒定律得 稳定一元流的能量方程式5.3.1气体动力学常用的基本方程表示1kg气体加热量和作功量微小过程气体位能忽略不计1.基本方程式（2）能量方程式6.3.1常用气体动力学的基本方程1.基本方程式（2）能量方程式焓 h=u+pv J/kg 气体状态的一个重要参数7.3.1常用气体动力学的基本方程1.基本方程式（3）伯努利方程如果跟随1kg气体一起运动，如同坐飞机，将看不到气体的运动速度和高度的变化，只能看到气体状态（状态参数p,T,v等）的变化，即变为闭口体系的热力过程问题遵循热力学第一定律根据焓的定义，得或8.3.1常用气体动力学的基本方程1.基本方程式（3）伯努利方程 根据和或压力功（技术功）动能增量功量9.3.1常用气体动力学的基本方程1.基本方程式（3）伯努利方程流动过程的机械能守恒方程式10.3.2声速和马赫数1.声速 扰动：在空间任意位置，气体的压力、密度等参数发生变化的现象。波：扰动与未扰动之间的分界面，其传播速度就是声速，以a表示波在任何介质中的传播速度都很大；在传播过程中介质与外界来不及换热，其内部的摩擦生热亦可忽略不计，因此波的传播过程可视为绝热过程。11.3.2声速和马赫数1.声速声速表达式 表示气体的压缩性，下标s表示绝热传播过程。气体的压缩性越小，声速越大；反之，气体的压缩性越大，声速越小。根据理想气体绝热过程方程式等 对于空气，标准海平面温度为288K，a=340m/s 1125km同温层为216.5K，a=295m/s12.3.2声速和马赫数2.马赫数马赫数Ma：气流中任一定点的流体速度c与当地气体的声速a之比。Ma1 表示气流的流速大于当地声速超声速气流13.3.3 管道截面积和流速的关系由伯努利方程式，当流体在管道中作绝热稳定流动时，机械能 即：表征气流流速和压力的变化关系l 喷管：随着气流流动，使压力不断下降而流速不断增加的管道l 扩压管：反之，使压力不断升高而流速不断下降的管道14.3.3 管道截面积和流速的关系根据伯努利方程，理想气体状态方程式和绝热过程方程式，得出：表征：理想气体在绝热管道中作稳定流动时，管道截面积的变化不仅与速度变化有关，而且与气体的性质（或马赫数）有关。15.喷管的类型3.3 管道截面积和流速的关系Ma1,dA1,dA0超音速喷管成扩张型16.扩压管的类型3.3 管道截面积和流速的关系Ma0亚声速扩压管成扩张型Ma1,dA0超音速扩压管成压缩型 17.拉伐尔喷管的类型3.3 管道截面积和流速的关系使气流由亚音速加速到超音速的管道先收缩后扩张n最小截面气流速度为当地声速。18.