气体动力学
热力学中的气体动力学特性研究
热力学中的气体动力学特性研究热力学是研究能量转化和传递的物理学分支，而气体动力学则是研究气体在运动中的特性和相互作用的学科。
本文将重点探讨热力学中的气体动力学特性，并对其进行研究。
一、气体的分子运动热力学中的气体动力学特性涉及气体分子的运动。
根据动力学理论，气体的分子运动是非常快速和随机的。
这是由于气体分子之间的碰撞和离子化引起的。
这些分子之间的相互作用产生了气体的压力和温度。
二、气体的压力和温度气体的压力是指气体分子对容器壁的碰撞力量。
根据理想气体定律，气体的压力与其分子数、体积和温度成正比。
更具体地说，当气体的分子数增加或体积减小时，压力也会增加。
相反，当气体的温度增加时，压力也会增加。
气体的温度是气体分子平均动能的度量。
根据热力学中的动能定理，气体分子的平均动能与其温度成正比。
换句话说，温度越高，气体分子的平均动能越大。
三、气体的扩散和扩散速率气体分子的运动使得气体能够扩散。
气体扩散是指气体分子在热运动的驱动下，从浓度高的区域向浓度低的区域传播。
根据弗里德里希斯定律，气体的扩散速率与气体浓度的梯度成正比。
换句话说，气体在浓度梯度较大的地方扩散得更快。
气体的扩散速率还与分子的相对质量和温度有关。
相对质量较小的气体分子扩散速率较大，温度越高，气体分子的平均速度也越大，扩散速率也会增加。
四、气体的粘滞力和黏度气体的粘滞力是指气体分子在流动过程中相互间的摩擦力。
气体的黏度是衡量气体粘滞力的物理量。
气体的粘滞力和黏度与气体分子的运动速度和夸克-夸克散射有关。
一般来说，相对质量较大的气体分子有较高的黏度。
五、气体的热导性和热导率气体的热导性是指气体分子传导热能的能力。
气体的热导率是衡量气体热导性的物理量。
热导率取决于气体分子之间的碰撞频率和能量传递。
与黏度相似，相对质量较大的气体分子有较高的热导率。
综上所述，热力学中的气体动力学特性涉及气体分子的运动、压力、温度、扩散速率、粘滞力和热导率等方面。
这些特性相互影响，共同决定了气体的宏观行为。
气体动力学基础
热完全气体 （Thermal Perfect gas）
等压比热 C p 和等容比热 CV 为变量，并且仅为温度的函数
状态方程 比热
内能、焓与温度的微分关系 内能 焓
p RT
CV f1 T
de CV dT
e eT h hT
Cp f2 T
dh CPdT
以空气为例，一般情况下，当 800K T 2500K 时，可以将其视为热 完全气体。此时气体的分子的振动效应被激发，而还没有开始离解（化 学反应）。
2020/7/25
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§5.1 基本方程和基本概念
一、理想完全气体模型和方程
理想气体（ Ideal gas ）
粘性系数
0
热传导系数 应力张量
0 Tij pij
完全气体 （Perfect gas）：忽略气体分子之间相互作用力
状态方程为 p RT
真实气体 （real gas）：在一些极端情况下，例如极高压力(高密度气 体dense gas)和极低温度情况下，此时分子之间的相互作用力Van der Waals力需要考虑，这样的气体称为真实气体
• Turbulence →Noise.
• The landing-gear area is one of the major generators of airframe noise during taking off and landing.
• Highly-encouraging agreement to within 2 dB of acoustic measurements in a blind test at BANC-II workshop (others > 5dB).
2020/7/25
气体动力学
在连续介质假设的前提下研究伴有热效应的气体介质运动规律的学科。
它是在经典流体力学的基础上，结合热力学和化学发展起来的。
通常所说的气体动力学假定气体是无粘性、不传热的。
在气体动力学中，根据运动速度将流动分为亚声速流动、跨声速流动、超声速流动和高超声速流动，根据流动在空间中的变化特点分为一维流动、二维流动和三维流动；根据空间中毎一点处的流动是否随时间而改变分为定常流动和非定常流动。
按照所处理问题的流场是否为无限大可分为外流问题和内流问题。
高速飞行器(如飞机、导弹、航天器等)的绕流属于外流问题；喷气发动机、风洞、燃气轮机等设备中的流动则属于内流问题。
在流动过程中可以有化学变化,也可以没有化学变化。
气流在空间中可以连续变化，也可以发生突跃变化。
激波、爆轰、爆燃现象等就属于突跃变化。
发展简史气体动力学的早期研究始于19世纪80年代。
英国的W. J. M.兰金和法国的P. H.许贡纽对大波幅的强扰动波(如激波)作了理论研究，得出这种强波前后的压强比和密度比以及其他参虽比的关系式。
这些关系式称为兰金-许贡纽关系式（见激波关系式）。
1887年奥地利物理学家E.马赫通过实验发现,超声速流动的特征并不取决于流速的绝对值，而是取决于流速对当地声速的比值。
这个比值后称为马赫数。
瑞典工程师C.G.P.de拉瓦尔在研制蒸汽涡轮机中发现，要想在喷管中获得超声速气流，按低速流的规律将管道截面作单调的收缩是办不到的。
后来他把喷管做成先收缩后扩张、中间细的形状，终于得到了超声速气流(见拉瓦尔管）。
1902年俄国学者C. A。
怡普雷金用速度图法研究了气体射流。
由于当时生产上对高速流动或有热交换流动研究的需要还不迫切，气体动力学只处于萌芽阶段。
在第二次世界大战屮，飞机发动机功率越来越大，飞机的外形越来越符合高速的要求，活塞发动机飞机的飞行速度已达到声速的0.5〜0.6倍。
到第二次世界大战末期，喷气发动机问世，飞机发展的形势要求研究高亚声速和超声速流动问题，也要求研究喷气发动机内部的流动和燃烧问题，气体动力学便应运而蓬勃发展起来了。
气体动力学与空气动力学分析
气体动力学与空气动力学分析气体动力学和空气动力学是研究气体在运动中的力学性质的分支学科。
气体动力学主要研究气体的压力、密度、温度等与气体运动相关的物理性质，而空气动力学则是在气体动力学的基础上研究空气流动对物体的作用力。
一、气体动力学气体动力学研究气体在运动过程中的各种性质。
在气体动力学中，压力是一个重要的参数。
当气体分子在容器内碰撞时，会产生压力。
按照理想气体状态方程P = nkT，气体压力与分子数、温度成正比，与体积无关。
气体动力学还研究气体的密度、速度和温度等参数。
密度是气体单位体积内气体分子的数量。
速度是气体分子在运动过程中的物理量，表征了分子的运动快慢。
温度是气体分子平均热运动的程度，直接影响气体分子的速度和压力。
在气体动力学的研究中，还有一个重要的概念是气体的分子速度分布。
根据玻尔兹曼分布定律，分子速度服从高斯分布，即大部分分子速度接近平均速度，只有极少数分子速度非常快或非常慢。
气体动力学的研究除了在实验室进行，还可以利用数学模型进行计算。
通过建立适当的方程，如连续性方程、动量守恒方程和能量守恒方程，可以模拟气体在复杂环境中的运动过程，对大气环境和天气变化进行预测。
二、空气动力学空气动力学是在气体动力学的基础上研究空气流动对物体的作用力的学科。
在空气动力学中，流体力学是一个重要的理论基础。
在空气动力学中，对流体的运动进行了系统的研究。
流体包括气体和液体，流体力学主要研究流体的静力学和动力学性质，包括速度场、压力场以及流体流动的稳定性和不稳定性。
对于空气动力学而言，空气流动对物体的作用力是非常重要的。
当一个物体在空气中运动时，空气会对其产生阻力、升力和侧向力等作用力。
阻力是空气对物体运动方向的作用力，升力是垂直于运动方向的力，侧向力则是垂直于水平平面的力。
空气动力学的研究对于飞行器的设计和优化是至关重要的。
通过分析空气动力学，可以了解飞行器在不同速度、角度和空气密度下的性能，并找到最佳的设计参数以提高飞行器的效率和稳定性。
气体动力学基础
气体动力学基础气体动力学是研究气体运动规律以及与其他物体之间相互作用的学科。
它的研究对象包括气体的压力、体积、温度和分子速度等特性，以及这些特性之间的相互关系。
本文将介绍气体动力学的基础概念、理论模型和重要定律。
一、气体分子模型气体分子模型是气体动力学研究的基础，它假设气体是由大量极小的分子组成的。
这些分子之间几乎没有相互作用力，它们以高速不规则运动，并且具有各向同性的特性。
二、理想气体状态方程理想气体状态方程是描述气体状态的基本定律之一。
根据理想气体状态方程，气体的压力（P）、体积（V）和温度（T）之间存在着下列关系：P * V = n * R * T其中，n代表气体的摩尔数，R代表气体常数。
这个方程表明，在一定温度和摩尔数的条件下，气体的压力和体积成反比，而与气体的物理性质（例如分子大小和形状）无关。
三、气体的压强气体分子在容器壁上会产生压力，这种压力被称为气体的压强。
根据气体分子的运动特性，我们可以得到气体的压强与分子速度和撞击频率之间的关系。
通常情况下，气体的压强与气体分子的速度平方成正比。
四、气体的温度气体的温度是指气体分子的平均动能。
根据气体分子模型，气体分子的速度与其温度之间呈正相关关系。
在绝对温标上，温度与气体分子的平均动能之间存在着线性关系。
五、气体的体积气体的体积是气体占据的空间大小。
根据观察和实验结果，气体的体积与其分子数量和分子碰撞的频率有关。
当温度不变时，气体的体积与其压强成反比。
六、亚音速和超音速流动亚音速流动是指气体在流动过程中，流速小于音速的情况。
这种流动模式下，气体能够传递信息，且压力和温度分布相对均匀。
超音速流动则是指气体的流速大于音速。
在超音速流动中，气体的压力和温度存在明显的不均匀分布。
七、伯努利定理根据伯努利定理，沿着气体流动的方向，气体的总能量保持不变。
这意味着当气体流速增大时，气体的压强会降低，从而产生较低的静压力。
八、霍金定理霍金定理是描述亚音速气体流动的基本原理。
气体动力学的基础理想气体和真实气体的特性
气体动力学的基础理想气体和真实气体的特性气体动力学是研究气体在不同条件下的运动和相互作用的学科。
在气体动力学中，我们通常将气体分为两种类型：理想气体和真实气体。
理想气体是指具有一些理想特性的气体模型，而真实气体则更接近于实际气体的行为。
本文将介绍理想气体和真实气体的基本特性和区别。
一、理想气体的特性理想气体是一种理论模型，用于描述气体在一定条件下的行为。
它具有以下几个基本特性：1. 分子无体积：理想气体假设分子的体积可以忽略不计，因此分子之间不存在相互作用。
2. 分子无吸引力和斥力：理想气体假设分子之间没有相互引力或斥力，它们只在碰撞瞬间产生弹性碰撞。
3. 分子运动无规律：理想气体假设分子运动是无规律的，碰撞时的速度和方向是随机的。
4. 温度与能量成正比：理想气体的温度是由分子的平均动能决定的，温度越高，分子的平均动能越大。
5. 状态方程：理想气体的状态可以由状态方程表示，最常用的是理想气体状态方程PV=nRT（P为气体压强，V为体积，n为物质的摩尔数，R为气体常数，T为气体的绝对温度）。
二、真实气体的特性真实气体与理想气体相比，更接近于实际气体的行为。
尽管真实气体的行为更复杂，但我们仍可以总结出一些共同的特性和区别：1. 分子有体积：真实气体中的分子具有一定的体积，相比于容器的体积来说可以忽略不计，但在高压和低温条件下，分子间的体积效应将变得显著。
2. 分子间有相互作用：真实气体分子之间存在吸引力和斥力，这种相互作用会影响气体的压强、体积和温度。
3. 分子运动有规律：真实气体分子的运动是有规律的，符合动量守恒和能量守恒定律。
4. 温度与能量关系复杂：真实气体的温度与分子的平均动能之间的关系并不像理想气体那样简单，因为分子间的相互作用会导致分子的动能分布不均匀。
5. 状态方程复杂：真实气体的状态方程并非像理想气体状态方程那样简洁，不同的气体有不同的状态方程，例如范德华方程等。
总结：理想气体和真实气体是描述气体行为的两种模型。
空气动力学公式范文
空气动力学公式范文空气动力学公式指的是描述物体在空气中受力和运动的数学公式。
在工程和物理学领域中，空气动力学公式被广泛应用于空气动力学研究、航空航天工程设计、汽车设计以及建筑设计等方面。
下面是一篇超过1200字的空气动力学公式范文，介绍了一些常见的空气动力学公式及其应用。
一、气体动力学理论基础在空气动力学研究中，气体动力学理论是非常重要的基础。
根据气体动力学理论，气体中的压力（P）、密度（ρ）和温度（T）之间存在一定的关系。
根据理想气体状态方程，可以得到如下公式：1.理想气体状态方程P=ρRT其中，P为气体的压力，ρ为气体的密度，R为气体的气体常数（通常为287 J/(kg·K)），T为气体的绝对温度。
2.理想气体压力与温度之间的关系P∝T根据理想气体状态方程，可以得出气体的压力与温度成正比。
二、飞行器气动力学公式在航空航天工程中，空气动力学公式用于描述飞行器受力和运动过程。
以下是一些常见的飞行器气动力学公式及其应用。
1.飞行器升力与气动系数之间的关系L = 0.5C_liftρV^2S其中，L为飞行器的升力，C_lift为升力系数，ρ为空气密度，V为飞行器的速度，S为飞行器的参考面积。
2.飞行器阻力与气动系数之间的关系D = 0.5C_dragρV^2S其中，D为飞行器的阻力，C_drag为阻力系数，ρ为空气密度，V为飞行器的速度，S为飞行器的参考面积。
3.飞行器侧向力与气动系数之间的关系Y = 0.5C_sideρV^2S其中，Y为飞行器的侧向力，C_side为侧向力系数，ρ为空气密度，V为飞行器的速度，S为飞行器的参考面积。
4.飞行器俯仰力矩与气动系数之间的关系M_pitch = 0.5C_pitchρV^2SC_bar其中，M_pitch为飞行器的俯仰力矩，C_pitch为俯仰力矩系数，ρ为空气密度，V为飞行器的速度，S为飞行器的参考面积，C_bar为平均气动弦长。
三、车辆空气动力学公式在汽车设计中，空气动力学公式用于描述汽车在行驶过程中受到的空气阻力。
气体动力学
气体动力学是流体力学的一个分支。
在连续介质的假设下，研究了与热力学现象有关的气体运动规律及其与相对运动物体的相互作用。
不能考虑其低速热流。
但是，当高速流动（例如，马赫数大于0.3）时，气体的压缩效果不容忽视，其热态也有明显的变化。
气体运动应符合流体力学和热力学定律。
气体动力学是由流体力学和热力学的紧密结合而形成的随着航空航天工业的飞速发展，有许多新的分支机构。
①高温气体动力学高温气体动力学。
研究了高温气体的流动规律，理化变化，能量传递和转化。
例如，在喷气发动机的燃烧室中，冲击层返回航天器表面并以高超音速唤醒，气体温度很高，气体的比热不再恒定，并且状态方程式为气体（P =ρ，RT，P，ρ，t为气体的压力，密度和温度，R 为气体常数）不再适用。
另外，气体分子中各种能级的激发（平移，旋转和振动）处于不平衡状态，导致流动不平衡。
在非常高的温度下，会发生离解和电离过程以及表面腐蚀。
因此，对高温气体动力学的研究应将气体动力学与热力学，统计物理学，分子物理学，化学动力学和电磁学相结合，并使用物理，化学和气体动力学，光谱学，激光，电子和电磁测量方法等实验技术。
机械和测试设备，例如冲击管和电弧加热器。
高温气体动力学的研究对航空航天工业，激光和等离子体技术的发展具有重要意义。
②稀有气体动力学稀有气体动力学。
研究了克努森数（KN）不小于1的稀有气体的运动规律。
对于在高空飞行的航天器，kn并不是一个小数目。
气体分子的离散结构显示出它的影响，经典的连续谱模型不再适用。
在研究地面上5μm以下的气溶胶颗粒的运动时，还应考虑稀有气体的影响。
为了研究稀有气体的动力学，使用了气体分子运动的玻尔兹曼方程和气体分子与固体表面之间相互作用的理论。
使用低密度风洞，冲击风洞和分子束装置等实验设备。
稀有气体动力学的研究在人造地球卫星，航天飞机和一些非太空技术的发展中起着重要作用。
③宇宙气体动力学宇宙气体动力学。
用气体动力学方法研究了物质在宇宙中的形态和运动。
气体动力学的基本原理
气体动力学的基本原理气体动力学是研究气体在运动中的物理性质和行为的学科，其基本原理涉及气体的压力、体积、温度以及分子运动等方面。
本文将介绍气体动力学的基本原理，包括理想气体状态方程、分子速度分布和碰撞等相关内容。
一、理想气体状态方程理想气体状态方程是描述气体状态的基本关系式，表达为PV = nRT，其中P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数量，R表示气体常量，T表示气体的温度。
根据理想气体状态方程，可以推导出布尔定律、盖-吕萨克定律以及查理定律等气体性质和规律。
二、分子速度分布气体分子在运动中具有不同的速度分布，其分子速度与温度有关。
根据麦克斯韦分布定律（麦分布），分子速度分布可以用麦克斯韦-玻尔兹曼速度分布函数来描述。
该函数表示各个速度分量的分布概率密度，可以用于计算气体中分子的平均速度、最概然速度和均方根速度等重要参数。
三、碰撞气体分子之间的碰撞是气体动力学中重要的研究内容。
分子之间的碰撞导致气体分子的运动方向和速度发生变化，从而实现了气体的传导、散射和扩散等现象。
碰撞模型可通过玻尔兹曼方程进行描述，该方程反映了气体分子数密度随时间和空间变化的关系，是研究气体动力学的重要工具。
四、气体扩散气体扩散是气体动力学的重要研究内容之一，涉及气体分子的运动和传播过程。
根据菲克定律，气体在压力差驱动下会自然地由高压区向低压区扩散。
扩散速率与温度、压力以及气体分子的大小和形状等因素有关，可通过斯托克斯-爱因斯坦方程进行定量计算。
总结：本文介绍了气体动力学的基本原理，包括理想气体状态方程、分子速度分布和碰撞以及气体扩散等方面。
这些原理为我们理解和解释气体的运动和行为提供了基础，也为相关领域的应用提供了理论支持。
理解气体动力学的基本原理对于工程技术和科学研究都具有重要意义。
空气动力学基础原理与应用
空气动力学基础原理与应用空气动力学是研究空气流动对物体运动和空间结构影响的学科，它是现代工程学和航空航天工程的重要组成部分。
在工程和技术应用中，空气动力学被用于设计和优化飞行器、汽车、摩托车、建筑物、桥梁等结构。
本文将介绍空气动力学的基础原理和应用。
一、气体动力学基础气体动力学是空气动力学的基础，研究气体的流动和力学特性。
气体的动力学性质包括压力、密度、速度和温度等参数，这些参数随着空气流动而发生变化。
气体的流动可以分为层流和湍流两种状态。
在层流状态下，气体流动沿着一条直线或曲线运动，并具有稳定和预测性。
在湍流状态下，气体流动呈现为混沌状态，具有不可预测性和不规则性。
二、空气动力学的基本原理空气动力学的基本原理包括如下几个方面：1、伯努利定理伯努利定理是空气动力学的核心原理之一，它描述了气体在不同速度下的压力变化规律。
伯努利定理认为，在气体流动过程中，流速越大，压力越低，反之亦然。
在翼型表面上，气流在表面上方流动的速度比表面下方流动的速度快，因此表面上方的压力低于表面下方的压力。
这种压力差产生的升力是翼型飞行的基础。
2、牛顿定律牛顿定律是描述力学系统的基本原理之一。
在空气动力学中，牛顿定律用于分析物体在气流中运动的动力学行为。
牛顿第一定律认为，除非受到外力的作用，物体将保持匀速直线运动或静止状态。
牛顿第二定律则描述了物体在受到外力作用下的加速度。
在空气动力学中，牛顿定律用于分析物体在气流中所受的阻力和升力。
3、概率论及分布函数在空气动力学中，概率论和分布函数应用十分广泛。
概率论和统计学方法被用于研究气体流动的随机过程和不确定性。
分布函数则用于描述气体动力学参数的变化情况，如速度、压力、密度等参数的空间和时间分布情况。
三、空气动力学的应用空气动力学的应用范围十分广泛，包括下列几个方面：1、航空航天工业航空航天工业是空气动力学的主要应用领域之一。
在飞行器设计和优化中，空气动力学可以帮助设计师选择和优化翼型和飞行速度等参数，以达到最佳的升阻比和燃料效率。
气体动力学基础
气体动力学基础气体动力学是研究气体的运动规律以及与能量、力学和热学等的关系的学科。
它是物理学的一个重要分支，具有广泛的应用领域，涵盖了气象学、空气动力学、燃烧学等多个领域。
本文将介绍气体的基本概念、物理性质和运动规律。
一、气体的基本概念气体是物态的一种，具有以下特性：1.分子间间距较大，相互之间几乎没有相互作用力。
2.分子间的运动是随机的，具有高度的自由度。
3.气体的体积能够随环境条件的变化而变化。
二、气体的物理性质气体的物理性质包括压力、温度和体积。
下面将逐一进行介绍。
1. 压力压力是单位面积上施加的力的大小。
根据理想气体状态方程可以得知，气体的压力与温度、体积、分子数之间存在一定的关系。
2. 温度温度是气体分子热运动的一种度量，通常使用开尔文温标来进行表示。
根据理想气体状态方程，温度与气体的压力、体积、分子数之间存在一定的关系。
3. 体积气体的体积是指气体所占据的空间。
根据理想气体状态方程，气体的体积与压力、温度、分子数之间存在一定的关系。
三、气体的运动规律气体的运动规律主要包括玻意耳-马略特定律、查理定律和盖-吕萨克定律。
1. 玻意耳-马略特定律玻意耳-马略特定律也称为定容气体定律，它表明，在恒定体积下，气体的压力与温度成正比。
即P/T=常数。
2. 查理定律查理定律也称为定压气体定律，它表明，在恒定压力下，气体的体积与温度成正比。
即V/T=常数。
3. 盖-吕萨克定律盖-吕萨克定律也称为理想气体状态方程，它表明，在恒定的摩尔数下，气体的压力、体积和温度之间存在一定的关系。
即P*V/T=常数。
四、气体动力学的应用气体动力学具有广泛的应用领域，以下是几个应用领域的简要介绍。
1. 气象学气象学研究大气的运动规律以及与气候、天气等的关系。
气体动力学为气象学提供了重要的理论基础，可以用来解释大气循环、风、气压等现象。
2. 空气动力学空气动力学研究物体在气流中运动时的力学规律，对于飞机、汽车等交通工具的设计和性能研究具有重要意义。
第九章气体动力学基础
第九章气体动力学基础第九章气体动力学基础一、微弱扰动在气流中的传播1、音速和马赫数音速是微弱扰动在流场中的传播速度。
微弱扰动通常是流场中某个位置上的压强产生了微小的变化。
在不可压缩流动中，任何扰动总是立即传播到整个流场，但是在可压缩流里，不是在任何情况下都能传播到整个流场，微弱扰动在流场中是按一定的速度传播的，这个速度就是音速。
一个直圆管，里面充满了压强为p、密度为ρ、温度为T的静止气体。
活塞以dv速度运动，将压缩(或膨胀)最相邻的气体层，致使那层气体的压强升高(或降低)、温度升高(或降低)。
这层气体又去压缩另外的气体层。
这样将在管道内形成微弱扰动的压缩波(或膨胀波)，波面的传播速度假设为c，气体本身也将随活塞一起运动，其运动速度将和活塞的运动速度一致，是dv。
请注意，压缩（或膨胀）波的波面速度与活塞(因而是气体)的运动速度不一致的！现在来推导音速公式。
由于微弱扰动在管道里的传播是一个非定常运动，因此假设研究者和波面一同运动。
这样，波面是相对静止的，而波前气流速度为c，波后气流速度为c-dv，同时压强密度和温度分别由p、ρ和T升到p+dp、ρ+dρ和T+dT。
在波面附近取一个微元体，有连续方程：动量方程：因为我们讨论的是微弱扰动，故高阶项可忽略。
把dv消去，得到音速为弱扰动的过程可以认为是一个等熵过程，即有对于微弱扰动，其热力学过程接近于绝热的可逆过程，即等熵过程。
对完全气体，(1)音速的的大小是和流体介质有关：可压缩性大的介质，微弱扰动传播的速度慢、音速就小。
在20度的空气中，音速为343(m/s)；在20度的水里，音速为1478(m/s)。
(2)音速是状态参数的函数。
在相同介质中，不同点的音速也不同。
提到音速，总是指当地音速。
(3)同一气体中，音速随气体温度的升高而升高马赫数的定义在音速定义后，可以定义马赫数1)马赫数是判断气体压缩性的标准, 它是个无量纲量,也是气体动力学的一个重要参数(2)按马赫数，可以将气流分成亚音速、音速和超音速流动。
气体动力学
气体动力学是流体力学的一个分支。
在连续介质的假设下，研究了与热力学现象有关的气体运动规律及其与相对运动物体的相互作用。
气体在低速时是不可压缩的流动，其热力学状态的变化可以忽略不计；但是，在高速流动时（例如，马赫数大于0.3），气体的压缩效果不容忽视，其热力学状态也发生明显变化。
气体运动应同时满足流体力学和热力学定律。
气体动力学[1] [2]由流体力学和热力学的紧密结合形成。
书籍目录第一章基础知识第二章是流体运动的基本方程第三章一维稳态流基本方程第四章停滞参数与空气动力功能第五章膨胀波和冲击波1个气体动力学空气动力学始于射弹运动和蒸汽轮机的研究。
随着航空航天业的蓬勃发展，出现了许多新的分支机构。
高温气体动力学高温气体动力学。
研究了高温气体的流动规律及其伴随的理化变化，能量传递和转化规律。
例如，在喷气发动机的燃烧室中，重返航天器表面的冲击层和高超音速尾流，气体温度极高，气体的比热不再恒定，并且完美的气体状态方程（p =ρRT，P，ρ，T为气体的压力，密度和温度，R为气体常数）不再适用。
另外，气体分子中各种能级的激发（平移，旋转和振动等）处于不平衡状态，导致流动不平衡。
在非常高的温度下，气流伴随着离解和电离过程以及物体表面的烧蚀。
因此，对高温气体动力学的研究应将气体动力学与热力学，统计物理学，分子物理学，化学动力学和电磁学相结合，并使用物理，化学和气体动力学等实验技术，光谱，激光，电子学等测量方法机械师和测试设备，例如冲击管和电弧加热器。
高温气体动力学的研究对航空航天工业，激光和等离子体技术的发展具有重要意义。
稀有气体动力学稀有气体的动力学。
研究了努氏数Kn（见流体力学相似性准则）不小于1的稀有气体的运动规律。
对于在高空飞行的航天器来说，Kn 值不小，并且气体分子的离散结构显示出其影响，因此经典连续谱模型不再适用。
在研究5微米以下的气溶胶颗粒在地面上的运动时，我们还应考虑稀有气体效应。
为了研究稀有气体动力学，需要玻尔兹曼气体分子运动方程和气体分子与固体表面相互作用的理论，以及低密度风洞，冲击风洞和分子束装置等实验设备。
气体动力学
气体动力学是流体力学的一个分支。
在连续介质假设下，研究了与热力学现象有关的气体运动规律及其与相对运动物体的相互作用。
低速气流是不可压缩气流，不能考虑其热状态的变化。
然而，在高速流动（如马赫数大于0.3）时，气体的压缩效应不可忽视，其热状态也会发生显著变化。
气体运动应符合流体力学和热力学定律。
气体动力学是流体力学与热力学紧密结合的产物随着航空航天事业的迅速发展，出现了许多新的分支机构。
①高温气体动力学高温气体动力学。
研究了高温气体的流动规律及其物理化学变化、能量传递和转化。
例如，在喷气发动机的燃烧室内，返回飞船表面的激波层，以高超音速苏醒，气体温度非常高，气体的比热不再恒定，状态方程为气体（P=ρRT，P，ρ，t为气体的压力、密度和温度，R为气体常数）不再适用。
此外，气体分子中各种能级（平移、旋转和振动）的激发处于不平衡状态，导致不平衡流动。
在很高的温度下，离解和电离过程以及表面腐蚀也会发生。
因此，高温气体动力学的研究应将气体动力学与热力学、统计物理、分子物理、化学动力学和电磁学相结合，运用物理、化学和气体动力学、光谱学、激光等实验技术进行电子和电磁测量方法。
机械师和测试设备，如冲击管和电弧加热器。
高温气体动力学的研究对航天工业、激光和等离子体技术的发展具有重要意义。
②稀有气体动力学稀有气体动力学。
研究了Knudsen数不小于1的稀有气体的运动。
对于在高空飞行的航天器，kn不是一个小数字。
气体分子的离散结构显示了它的影响，经典的连续介质模型不再适用。
在研究5μm以下气溶胶粒子在地面上的运动时，还应考虑稀有气体的影响。
为了研究稀有气体动力学，采用了气体分子的Boltzmann运动方程和气体分子与固体表面相互作用的理论，以及低密度风洞、撞击风洞和分子束装置等实验设备。
稀有气体动力学的研究在人造地球卫星、航天飞机和某些非空间技术的发展中起着重要作用。
③宇宙气体动力学宇宙气体动力学。
用气体动力学方法研究宇宙中物质的形态和运动。
气体动力学基础笔记手写
气体动力学基础笔记手写一、气体动力学基本概念1. 气体：由大量分子组成的混合物，其分子在不断地运动和碰撞。
2. 温度：气体分子平均动能的量度，与分子平均动能成正比。
3. 压力：气体对容器壁的压强，由大量气体分子对容器壁的碰撞产生。
4. 密度：单位体积内的气体质量，与分子数和分子质量有关。
5. 流场：描述气体流动的空间和时间的函数，由速度、压力、密度等物理量描述。
二、理想气体状态方程1. 理想气体状态方程：pV = nRT，其中p为压力，V为体积，n为摩尔数，R为气体常数，T为温度。
2. 实际气体与理想气体的关系：实际气体在一定条件下可以近似为理想气体，但在某些情况下需要考虑分子间相互作用和分子内能等效应。
三、气体流动的基本方程1. 连续性方程：质量守恒方程，表示单位时间内流入流出控制体的质量流量相等。
2. 动量守恒方程：牛顿第二定律，表示单位时间内流入流出控制体的动量流量等于作用在控制体上的外力之和。
3. 能量守恒方程：热力学第一定律，表示单位时间内流入流出控制体的热量流量等于控制体内能的变化率加上作用在控制体上的外力所做的功。
四、一维定常流1. 一维流：流场中所有点的流速方向都在同一直线上。
2. 定常流：流场中各物理量不随时间变化而变化的流动。
3. 声速：气体中声速与温度和气体种类有关，是气体的特征速度。
4. 马赫数：流场中任意一点上流速与当地声速之比，是描述流动状态的重要参数。
五、膨胀波与压缩波1. 膨胀波：由于流体受压缩而产生的波，传播方向与流体运动方向相反，波前压力低于波后压力。
2. 压缩波：由于流体受扩张而产生的波，传播方向与流体运动方向相同，波前压力高于波后压力。
气体动力学
Ma 1 Ma 1 Ma 1
亚音速流动 超音速流动 音速流动
微弱扰动传播的区域1
静止点源，流体以某速度流动
u
扰动源
流体速度 u = 0
2c
同心球面波，扰动向四面八
3c c
方传递
微弱扰动传播的区域2
流体速度 u < c
2c
只要时间足够长，扰动可波
c
3c
及全场
流体速度 u = c
只影响过O点垂直于来流的 平面的右半空间
基础知识
积分形式控制方程，马赫数，体积弹 性模量
概述2
可压缩流动的基本概念
定常一元等熵流动
控制方程组、参考状态、气流参数与 通道面积的关系
几何喷管中的流动
8.1 音速和马赫数
微弱扰动波
扰动
介质状态发生某种程度的变化
p+dp
dux +d
T+dT
p ρ T ux = 0
扰动区 扰动波面 未扰动区
微弱扰动波－压缩波和膨胀波
dux p+dp
c
ρ+dρ
T+dT
p ρ T ux = 0
微弱扰动波传播速度－音速1
dux p+dp
c
ρ+dρ
T+dT
p ρ T ux = 0
音速
微弱扰动波在可压缩介质中传播的速度 波的传播速度与流体质点的运动速度不同
音速2
c - dux
p+dp ρ+dρ T+dT
c
p
ρ
T
连续方程
dux
c
d
运动方程－动量方程
d
h
2.6气体动力学
2．6．4气体管道的阻力计算 空气管道中由于流速不大，流动过程中来得及与外界进行热交换，因此温 度比较均匀，一般作为等温过程处理。 由于低压气体管道中流体是当作不可压缩流体处理的，因此前面所介绍的 一些阻力计算公式都可以适用，沿程阻力计算的基本公式仍为式（2．32）或 （2．33），但在工程上气体流量常以质量流量（单位时间内流过某有效截面 的气体质量）qm来计算更方便，则每米管长的气体压力损失为：
（2.83）
p p s − 0 . 528 （2.84） ) 1 − 0 . 528 式（2.84）是把充气流量随压力比p/ps的变化按1/4椭圆曲线考虑时得到的。整个充 气压力与充气时间之间的变化曲线如图2.30b所示 2．由定积容器放气后的温度及放气时间 如图2．31a所示，气罐内空气的初始温度为T1、压力为p1，经快速绝热放气后，其 温度下降到T2，压力下降到p2，则放气温度为：
T2 =
kTs p T 1 + 1 ( k s − 1) p2 T1
（2.79）
式中的k为绝热指数，温度单位为K。
如果在充气前气源与被充气的气罐均为室温，即Ts=T1，则得： kT1 T2 = （2.80） p1 1+ ( k − 1) p2
由上式可以看出，在绝热充气过程中，无论充气压力多高，气罐中气体的温度 不会超过气源温度的1．4倍。 在充气过程中，气罐内的压力逐渐上升，但只要气罐内的压力p≤0．528ps，则 充气气流流速为声速，气体流量也保持常数，其充气压力随时间呈线性变化；当气 罐内的压力大于临界压力后，则充气压力随时间呈非线性变化。因此，充气时间应 分段考虑。 当 p ≤ 0 .528 p s时，充气时间 t = t1，则有：
k p0 k p v2 = + k −1 ρ0 k −1 ρ 2
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职称
专业
年龄
学术专长
赵汉中
教授
流体力学
流体力学
周新平
副教授
流体力学
30
流体力学
课程教学目标：
本课程介绍可压缩气体动力学的基本原理、基本方法及其工程应用，介绍气体动力学专业领域内的较新发展，旨在使学生建立从事力学专业领域内研究创新工作的基础，并能够独立地分析解决实际工程中可压缩气体的流动问题。
§2.6激波的反射与相交
第三章一维定常管流
§3.1变截面管流
§3.2收缩喷管
§3.3拉伐尔喷管
第四章一元非定常管流
§4.1一元非定常等熵流动的基本方程
§4.2一元非定常等熵流动的特征线法
§4.3一元非定常等熵流动的基本特征
§4.4具有激波的一元非定常流动
第五章可压缩理想流体多元流动动力学基础
§5.1基本方程
教学大纲（章节目录）：
第一章可压缩流体流动基本方程及基本概念
§1.1可压缩流体流动的基本方程
§1.2声速和马赫数
§1.3重要的气流参数
§1.4气体动力学函数
第二章膨胀波与激波
§2.1弱扰动在气流中的传播
§2.2膨胀波的形成及特点
§2.3膨胀波的计算
§2.4激波的形成及主要特征
§2.5激波前后的参数关系
§7.3特征线法的数值运算
第八章有粘性和导热效应的气体流动
§8.1有粘性和导热效应的基本方程
§8.2两平行板之间的库埃特流动
§8.3平板层流边界层流动
第九章微尺度气体滑移流简介
教材：
气体动力学基础，王新月编，西北工业大学出版社，2006年
主要参考书：
气体动力学基础，Liepmann H W & Roshko A合著，时爱民等译，1982年
气体动力学基础，潘锦珊著，1995年
气体动力学，王保国等编，北京理工大学出版社，2005年
注：每门课程都须填写此表。本表不够可加页
表
课程名称：气体动力学
英文名称：Gas Dynamics
课程类型：■讲授课程□实践（实验、实习）课程□研讨课程□专题讲座□其它
考核方式：开卷考试
教学方式：课堂讲授
适用专业：理工文医各专业理、工
适用层次：硕士■博士■
开课学期：春
总学时/讲授学时：32/32
学分：2
先修课程要求：数理方程、矢量分析、线性代数、流体力学、热力学
§5.2初始条件和边界条件
§5.3无旋流动的速度势方程
第六章小扰动线化理论
§6.1速度势方程及边界条件的线性化
§6.2亚声速气流的小扰动解
§6.3超声速气流的小扰动解
§6.4小扰动线性化理论的相似性准则
第七章定常二元无旋超声速流的特征线法
§7.1特征线理论的一般论述
§7.2定常二元无旋超声速流的特征线法