气体动力学基础2(1)

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气体动力学基础答案

气体动力学基础答案1. 什么是气体动力学？气体动力学是研究气体在力的作用下及热力学条件下的运动规律和性质的学科。

它主要研究气体的物理性质、状态方程以及气体的运动、扩散和传热等过程。

2. 描述气体的状态有哪些基本参数？气体的状态可以由以下几个基本参数来描述：•压力（P）：指气体分子对容器壁的撞击给容器壁单位面积上的力，通常以帕斯卡（Pascal）表示。

•体积（V）：指气体所占据的空间大小，通常以立方米（m³）表示。

•温度（T）：指气体的热度，通常以开尔文（Kelvin）表示。

•物质量（n）：指气体中的物质量，通常以摩尔（mol）表示。

这些参数可以通过状态方程来描述气体的状态，常见的状态方程有理想气体状态方程（PV=nRT）和范德瓦尔斯状态方程。

3. 什么是理想气体状态方程？理想气体状态方程是描述理想气体状态的数学公式，由理想气体定律得到。

理想气体状态方程可以表示为PV=nRT，其中P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的物质量（摩尔数），R表示气体常量，T表示气体的温度（开尔文）。

理想气体状态方程可以用于描述气体的状态和变化，例如计算气体的压力、体积和温度的关系以及计算气体的摩尔数等。

4. 理想气体状态方程适用的条件有哪些？理想气体状态方程适用于以下条件下的气体：•气体分子之间不存在相互作用力；•气体分子之间的体积可以忽略；•气体分子之间的碰撞是完全弹性碰撞；•气体分子之间的相互作用不会受到温度的影响。

在实际情况下，很多气体都可以近似看作是理想气体，特别是在低密度、高温度的条件下。

但在高密度、低温度的情况下，气体分子之间的相互作用力会变得更加显著，此时理想气体状态方程将不再适用，需使用修正的状态方程进行计算。

5. 范德瓦尔斯状态方程是什么？范德瓦尔斯状态方程是对理想气体状态方程的修正，考虑了气体分子之间的相互作用力和气体分子的体积。

范德瓦尔斯状态方程可以表示为： \[ (P + \frac{an2}{V2})(V - nb) = nRT \] 其中P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的物质量（摩尔数），R表示气体常量，T表示气体的温度（开尔文），a和b是范德瓦尔斯常量。

空气动力学基础空气动力学课件PPT

（2）层流附面层和紊流附面层
前段附面层内层流附面层。后段附面层紊流附面层。附面层由层流状态转变为紊流状态叫转捩转捩段转换段是很窄的区域，可近似看成一点，称为“转捩
点”。
转捩原因
流动距离越长，附面层内的分层流动越不稳机体表面对附面层施加扰动
在紊流附面层的底层，机体表面气流的阻滞作用要比层流附面层大得多。
1. 气流在机体表面的流动状态
（1）附面层（2）层流附面层和紊流附面层（3）附面层的分离
（1）附面层
附面层
沿机体表面法向方向，流速由零逐渐增加到外界气流流速的薄薄的一层空气层；机体表面到附面层边界(流速增大到外界气流流速99% 处)的距离为附面层的厚度（δ）
附面层的厚度越来越厚
(2) 减小压差阻力的措施
①尽量减小飞机机体的迎风面积。 ②暴露在空气中的机体各部件外形应采用流线型。 ③飞行时，除了起气动作用的部件外，其他机体部件的铀钱
应尽量与气流方向平行。
4. 干扰阻力
（1）干扰阻力的产生
流过机体各部件的气流在部件结合处互相干扰而产生的阻力干扰阻力与各部件组合时的相对位置有关，也和部件结合部
a平板翼型 b弯板翼型 c超临界翼型 d哥廷根398 e低亚音速翼型
f
g对称翼型，常用于尾翼 h i超音速菱形翼型
j超音速双弧形翼型
2.机翼平面形状和参数
机翼平面形状
机翼平面形状是飞机处于水平状态时，机翼在水平面上的投影形状
（a）矩形；（b）梯形；（c）椭圆形；
（d）后掠翼；（e）（f）和（g）为三角
在机翼的前缘有一点(A) ，气流速度减小到零，正压达到最大值，此点你为驻点。
机翼上表面有一点(B) ，气流速度最大，负压达到最大值，称为最低压力点。

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).
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流体力学第十二章气体动力学基础.ppt

s d
由理想气体状态方程故
p RT

p

kRT
s
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（12.6）
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第十二章
气体动力学基础第一节压力波的传播，音速
流体力学
中国科学文化出版社
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第十二章气体动力学基础
第一节压力波的传播，音速第二节运动点扰源产生的扰动场，马赫数与马
赫角第三节一元稳定等熵流动的基本方程第四节理想气体一元稳定等熵流动的基本特性第五节气流参数与流道截面积的关系第六节渐缩喷管和拉伐尔喷管
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第十二章
气体动力学基础第一节压力波的传播，音速
为压缩声波，反之，就称为膨胀声波。如果活塞左右作微小的往复振动，那么就有压缩声波和膨胀声波间隔地以音速a 向右传播，声波到达处的流体
跟着作微小的左右往复振动。
由于微弱扰动传播过程中介质压力、密度和温度变化很小，因此可假定这
个过程是等熵过程，即
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第十二章
气体动力学基础第一节压力波的传播，音速
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第十二章
气体动力学基础第一节压力波的传播，音速
而扰动未波及处，流体仍是静止的，压力和密度仍为 p、。如果原来管内的流体不是静止的，而是以均匀速度 w 向右流动，那么加一微弱扰动后的情形就如图12.2（b）所示。这时微弱扰动在流速为 w 的流体中以相对速度a 传播，且传播的绝对速度与流体运动的速度 w 有关。在顺流方向，微弱扰动的绝对传播速度为 a w；在逆流方向，微弱扰动的绝对传播速度为 a w。显然在上述两种情况下，管内流体的运动都是不稳定的。为了方便分析，设想将坐标系固连在以速度 a 或 w a 前进的压力分界面上，这样相对该坐标来说，流动就是稳定的，如图12.2（c）所示。站在相对坐标上的观察者看到流体稳定地从右向左流动，穿过压力分界面时，速度由 a 降至 a dw ，而压力由 p 升高到p dp ，密度由增加为 d 。

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。

气体动力学基础

ห้องสมุดไป่ตู้
连续介质分子间隙
§1.2 流体的粘性
虚拟演示粘性演示 PLAY
定义：在流动的流体中，定义：在流动的流体中，如果各流体层的流速不相等，不相等，那么在相邻的两流体层之间的接触面就会形成一对等值而反向的内摩擦力（上，就会形成一对等值而反向的内摩擦力（或粘性阻力）来阻碍两气体层作相对运动。粘性阻力）来阻碍两气体层作相对运动。即流体质点具有抵抗其质点作相对运动的性质，体质点具有抵抗其质点作相对运动的性质，就称为流体的粘性。称为流体的粘性。
例2 续
于是作用在轴表面的阻力矩为 M= τAr= V/ δ πdl d/2 消耗的功率 N=Mω=V/δ πdld/2 2πn/60 ω δ π π =0.72 3.77/(0.2 10-3) π 0.36 1 0.36/2 2π π π 200/60 =57.9(kw)
第二阶段（第二阶段（可压缩流体动力学的发展阶段）的发展阶段）
1908年普朗特和迈耶提出了激波和膨胀年普朗特和迈耶提出了激波和膨胀波理论 1910年瑞利和泰勒研究得出了激波的不年瑞利和泰勒研究得出了激波的不可逆性；可逆性； 1933年泰勒和马科尔提出了圆锥激波的年泰勒和马科尔提出了圆锥激波的数值解
粘性举例
譬如看看河中的流水，譬如看看河中的流水，观察水面上漂浮的树叶等物的速度差别可以发现靠岸处的水流就比河中心的水流慢这是典型的粘性影响. 些。这是典型的粘性影响摩擦盘也是粘性力在起作用。摩擦盘也是粘性力在起作用。
粘性产生的物理原因
分子不规则运动的动量交换分子间的吸引力
y
v≈v ∞ v ∞
=(F/A) (h/V)=0.004 N s/ m2
【例2】转轴直径d=0.36m，轴承长度l=1m，轴与轴承之间的缝转轴直径d=0.36m，轴承长度l=1m， d=0.36m l=1m 隙宽度δ=0.2mm其中充满 =0.72Pas的油，其中充满 s的油隙宽度δ=0.2mm其中充满=0.72Pas的油，若轴的转速 n=200r/min，求克服油的粘性阻力所消耗的功率。 n=200r/min，求克服油的粘性阻力所消耗的功率。【解】由驱动力矩=阻力力矩得到由驱动力矩阻力力矩得到 τ1(2πr1l)r1= τ2 (2πr2l)r2 π π 再由 τ=dV/dy (dV/dy)1=(dV/dy)2 (r2/r1)2 则得因为缝隙很小，近似认为r 因为缝隙很小，近似认为 1=r2，速度成线性分布即速度梯度为 dV/dy=V/ δ 其中，粘附于轴表面的油的运动速度V等于轴表面的周向速度等于轴表面的周向速度，其中，粘附于轴表面的油的运动速度等于轴表面的周向速度，即 V= πdn/60= π 0.36 200/60=3.77m/s

气体动力学基础试题与答案

一、解释下列各对名词并说明它们之间的区别与联系 1．轨线和流线2．马赫数M 和速度系数λ 5．膨胀波和激波二、回答下列问题1．膨胀波在自由表面上反射为什么波为什么4．收敛喷管的三种流动状态分别是什么各有何特点三、（１2分）已知压气机入口处的空气温度Ｔ１＝２８０Ｋ，压力Ｐ１=１.０bar ，在经过压气机进行可逆绝热压缩以后，使其压力升高了２５倍，即增压比Ｐ２／Ｐ１＝２５，试求压气机出口处温度和比容，压气机所需要的容积功。

设比热容为常数，且比热比k=。

四、空气沿如图1所示的扩散管道流动，在截面1-1处空气的压强5110033.1⨯=p N/m 2,温度ο151=t C,速度2721=V 米/秒，截面1-1的面积1A =10厘米2，在截面2-2处空气速度降低到2V =米/秒。

设空气在扩散管中的流动为绝能等熵流动，试求：（1）进、出口气流的马赫数1M 和2M ；（2）进、出口气流总温及总压；（3）气流作用于管道内壁的力。

六、(15分)在超声速风洞的前室中空气的滞止温度为T *=288K,在喷管出口处空气的速度V 1=530米/秒，当流过试验段中的模型时产生正激波（如图1所示），求激波后空气的速度。

图 1 第四题示意图图2 第五题示意图一、解释下列各对名词并说明它们之间的区别与联系（共２０分，每题４分）1．轨线和流线答：轨线是流体质点运动的轨迹；流线是一条空间曲线，该曲线上任一点的切线与流体在同一点的速度方向一致。

区别：轨线的是同一质点不同时刻的位置所连成的曲线；流线是同一时刻不同质点运动速度矢量所连成的曲线。

联系：在定常流动中轨迹线和流线重合。

2．马赫数M和速度系数λ答：马赫数M是气体运动速度与当地声速的比值；速度系数λ是气体运动速度与临界声速的比值。

区别：速度相同时气体的马赫数与静温有关，最大值为无限大，而速度系数于总温有关，其最大值为有限值。

联系：已知马赫数可以计算速度系数，反之亦然。

3．膨胀波和激波答：膨胀波是超声速绕外钝角偏转或加速时所产生的压力扰动波；激波是超音速气流流动方向向内偏转所产生强压缩波。

气体动力学讲义吴子牛第二章流体力学问题模拟的基础知识

2.5 Q y Qm L
2.2模型相似准则
二、阻力相似准则（一）层流阻力相似准则（雷诺相似准则）如果两个水流中起主导作用的是阻力，而阻力包括粘滞阻力和紊动阻力两部分。先讨论仅有粘滞阻力的层流运动的
相似条件。粘滞阻力的表达式为：
F A
以动力粘性系数代入上式，则粘滞阻力的比尺为：
2 2 3 L V g L
2.2模型相似准则
上式可以简化为：或者：
2 Vm g y L y g m Lm
V y2
V2 1 g L
而
为一无量纲的纯数，代表惯性力与重力的比值，用Fr表 2 V 示，称为佛汝德数。即： Fr
gL
V2 gL
则有
( Fr ) y ( Fr ) m
们的牛顿数必相等；反之如果两个流动现象的牛顿数相等，那么它们之间是动力相似的。这个最基本的动力相似条件称为牛顿相似定律。
2.1 流动的力学相似
四、热相似热相似的条件是：对于几何相似的流场，还必须要温度场
相似和热流量相似．即要求对应点的温度成比例，并是，在对应点上，通过其相互对应的微元上的热流量方向相问、大小成比例．若我们用θ麦示温度．用q表示热流量，则有：
2.1 流动的力学相似
在流体力学的范畴内，构成力学相似的两个流动，
通常一个指实际的流动现象，称为原型；另一个是在实验室中进行重演或者预演的流动现象，称为模型。所谓力学相似，系指两个流动系统中相应点处的各种物理量彼此之间互相平行（指向量物理量，如速度与力等），并且互相成一定的比例（指向量或标量物理量的数值，标量如压力与时间等）。对于一般的流体运动，力学相似要求满足下面几个相似：
上式表明，如果两个几何相似的水流粘滞阻力作用下达成动力相似，则它们的雷诺数必相等；反之，如果两个水流的雷诺数相等，则这两个水流一定在粘滞阻力作用下动力相似。对于气流运动，结论也是相同的。这就是粘滞阻力相似准则，又称雷诺相似准则。

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。

气体动力学基础(2)

1
*u*A* A**a* A* p00 2 1 2( 1)
(7.66)′
堵塞流量是给定滞止参数下，变截面管流中气体等熵流动可能达到的最
大流量。就是说，当滞止参数给定后，管道出口压强降低时，通过管道的
气体流量不断增加；当流量达到堵塞流量后，再降低出口压强，通过管道
的流量不会再增加。根据变截面气体的等熵流动原理，这时在管道的最小截面上，气体流速达到当地声速，而这一速度是气流在最小截面上的最大速度，无论怎样减小出口压强，都不会使最小截面上的速度增大。
2 普朗特-迈耶(P-M)流动关系式
我们来分析连续转折的超声速气流运动。均匀气流在某一直线上开始发生膨胀转折，而后超声速气流绕凸角的平面流动，它通过一系列连续转折的马赫波完成等熵膨胀，因此连续转折的马赫波又称马赫线或膨胀波。根据上述分析我们首先导出超声速气流通过一道马赫线微弱膨胀的 P-M关系式。
亚声速定常等熵流在收缩通道中将加速，但始终保持亚声速；超声速定常等熵流在收缩通道中将减速，但始终保持超声速。如图7．24所示。
(2)扩张通道流动亚声速定常等熵流在扩张通道中将减速，并保持亚声速；超声速定常等熵流在扩张通道中将加速，且始终保持超声速。如图7．25所示。
(3)收缩扩张管流收缩扩张通道中气体等熵流动情况较简单收缩或扩张通道中流动复杂。
主流速度远远大于横向速度，准一维假定是很好的近似。从几何边界条件
来说：如果通道截面的变化率很小，就能满足一维近似的要求。具体来说
，准一维近似要求： L A 1 ，其中L是通道的特征长度。 A x
如果外界没有热量输入，气体流动过程也没有化学反应、蒸发等内部
生成热，气体的粘度又很小，气体流动可以认为是理想绝热的。下面我们

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。

动力学习题02(1)

第十一章化学动力学一、填空1. 某化合物与水反应时，该化合物初始浓度为13-⋅mol dm ，1h 后其浓度为0.83-⋅mol dm ，2h 后其浓度为0.63-⋅mol dm ，则此反应的级数为，此反应的反应速率系数k = 。

零级，0.0231h --⋅⋅mol dm ；速率为一定值，故为零级反应2. 质量数为 210的钚同位素进行β放射，经14天后，同位素活性降低6.85％。

此同位素的半衰期为。

135.9天．此反应为一级反应，先求速率常数，进而可求出半衰期。

3. 质量作用定律适用于。

基元反应4. 某反应, 无论反应物初始浓度为多少, 在相同时间和温度时, 反应物消耗的浓度为定值, 此反应是。

零级反应5. 某反应速率常数k=0.0231s -1 dm 3 mol -1，其初始浓度为1mol dm-3，则其反应的半衰期为。

43.29s6. 某反应的反应物反应了5/9所需的时间是它反应1/3所需时间的2倍，这个反应是级反应。

1级7. 某反应的反应速率方程为cb a a a C C C k dt dC =-，则该反应的总级数为级，若所有单位均选择国际单位，则a k 的单位是。

一级，s -18. 在光化学初级过程，吸收一个光子能使个分子活化。

1个9. 固体催化剂一般由，和三部分组成。

催化剂，助催化剂，载体10. 光合作用时，叶绿素是该反应的剂。

催化11. 波长为85nm 的光的1爱因斯坦为。

1.407*106焦耳12. 溶液中的反应，通常可分为控制反应和控制反应。

反应，扩散13. 过渡态理论认为反应物首先形成，反应速率等于。

活化络合物（过渡态），反应物分子通过过渡态的速率14.气相反应2522122N O NO O →+的反应机理如下： 12132523232232;;2k k k k N O NO NO NO NO NO O NO NO NO NO -++−−→+++−−→ 设3NO 和NO 处于稳态，则反应物25N O 的消耗速率25N O dc dt -= 。

气体动力学基础试题与答案

设比热容为常数，且比热比k=。

四、空气沿如图1所示的扩散管道流动，在截面1-1处空气的压强5110033.1⨯=p N/m 2,温度 151=t C,速度2721=V 米/秒，截面1-1的面积1A =10厘米2，在截面2-2处空气速度降低到2V =米/秒。

设空气在扩散管中的流动为绝能等熵流动，试求：（1）进、出口气流的马赫数1M 和2M ；（2）进、出口气流总温及总压；（3）气流作用于管道内壁的力。

区别：轨线的是同一质点不同时刻的位置所连成的曲线；流线是同一时刻不同质点运动速度矢量所连成的曲线。

联系：在定常流动中轨迹线和流线重合。

2．马赫数M和速度系数λ答：马赫数M是气体运动速度与当地声速的比值；速度系数λ是气体运动速度与临界声速的比值。

区别：速度相同时气体的马赫数与静温有关，最大值为无限大，而速度系数于总温有关，其最大值为有限值。

联系：已知马赫数可以计算速度系数，反之亦然。

3．膨胀波和激波答：膨胀波是超声速绕外钝角偏转或加速时所产生的压力扰动波；激波是超音速气流流动方向向内偏转所产生强压缩波。

1-1气体动力学基本方程

26
gz1 e1 p1 w12 gz2 e2 p2 w22
1 2
2 2
b）窑炉中气体流动对整个系统而言，压强变化不大，但温度变化大，气
体密度变化也较大，属于可压缩气体流动；若分段处理，每段气体温度变化不太大，在平均温度
下的密度ρ近似为常数（不可压缩气体）， ρ1=ρ2=ρ，且气体在平均温度下作等温流动，e1=e2 。
上式两边同除以 m1 可得单位质量气体的能量方程——
热力学第一定律：
q (gz2 e2 p2 w22 ) (gz1 e1 p1 w12 ) lm
2 2
1 2
对于稳定态一元流动，传入系统的热量等于系统
能量的增量与系统对外作的功率之和。
24
q (gz2 e2 p2 w22 ) (gz1 e1 p1 w12 ) lm
2
20
热当系统内有加热装置、冷却装置或内热源（如化学反应）时，流体通过时便会吸热或放热。单位时间吸收或放出的热量（称为传热速率）用Q表示，J/s，这里规定，吸热时 Q为正，放热时Q为负。功单位时间内外界与系统内流体所交换的功，称为功率（Lm）。
21
（2）稳定态一元流（管流）能量方程
8
所谓控制体是指流体流动空间中任一固定不变的体积，流体可以自由地流经它，控制体的边界面称为控制面，控制面是封闭的表面。控制体通过控制面与外界可以进行质量、能量交换，还可以受到控制体以外的物质施加的力。如果选取控制体来研究流体流动过程，就是将着眼点放在某一固定空间，从而可以了解流体流经空间每一点时的流体力学性质，进而掌握整个流体的运动状况。这种研究方法是由欧拉提出的，称为欧拉法。