可压缩流体流动基础_流体力学共49页

流体力学PPT

牛顿内摩擦定律表明：切应力与速度梯度成正比；比例系数称动力粘度。
第 20 页
职教
绪论——1.2流体的主要力学性质 3、流体的粘度
——表示流体粘滞性大小
du dy
（1）动力粘度

( Pa s)
P(泊） 1P 0.1Pa s
（2）运动粘度

(m 2 / s )
St : cm2 / s
/ p
β↑，压缩性↑
可知：液体β很小
第 26 页
职教
绪论——1.2流体的主要力学性质弹性系数：压缩系数的倒数
E 1

第 27 页
职教
绪论——1.2流体的主要力学性质（2）液体的热胀性热胀系数：压强不变时，单位温度变化所引起的体积或密度的相对变化率
V / V a T
第 21 页
职教
绪论——1.2流体的主要力学性质 4、粘性的影响因素
粘度液体气体
流体种类流体温度
o 气体温度
液体：分子内聚力是产生粘度的主要因素。温度↑→分子间距↑→分子吸引力↓→内摩擦力↓→粘度↓ 气体：分子热运动引起的动量交换是产生粘度的主要因素。温度↑→分子热运动↑→动量交换↑→内摩擦力↑→粘度↑
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职教
绪论——1.1概述
应
用
重要的专业基础课程，该课程的目的是为了学习专业课以及从事技术工作提供必要的基础理论和实践技能
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职教
绪论——1.1概述
主要内容
绪论流体静力学不可压缩一元流体动力学流动阻力和能量损失管路计算附面层与绕流阻力孔口、管嘴出流和气体射流
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职教

第十三讲可压缩流体流动基础_448708023

throat
阻塞流量（最大流量）由最小截面积决定
喷管是各工业技术领域中用以产生高速气流的主要装置，是航空航天飞行器动力装置及有关实验设备(校准风洞和叶栅风洞等），生产装置中的重要部件。
发动机尾喷管出口的射流流动
可压缩流体流动基础
一、声速马赫数与扰动传播
二、气体一维定常等熵流动
等熵流动： p
T0 k 1 1 Ma 2 T 2
C

k
p0 k 1 (1 Ma ) p 2 1 0 k 1 (1 Ma 2 ) k 1 2
k 2 k 1
Ma数增加，温度、压力、密度都减小 Ma<0.3时，相对密度变化较小，可认为是不可压缩流
认识大师：马赫
测量总参数（总温、总压）时探针端面与气流垂直测量静参数（静温、静压）时探针端面与气流相切
2 最大速度状态：
以等熵（可逆绝热）方式使气体压强和温度降低到零、速度达到最大时所对应的状态。利用最大速度描述的能量方程为：
V h h0 2
2
Vmax h0 2
2
即假设将热能全部转换为动能（不可实现）
第十三讲
可压缩流体流动基础
可压缩流体流动基础
一、声速马赫数与扰动传播
二、气体一维定常等熵流动
三、拉伐尔喷管中等熵流动
四、超声速流动与激波形成
1-1 声速与马赫数一、声速与马赫数

声速的定义：
声速是微弱扰动在流场中的传播速度。
连续方程： aA ( d )(a dV ) A 动量方程：
马赫对牛顿的绝对时间、绝对空间进行了批判，对爱因斯坦建立广义相对论起过积极的作用，成为后者写出引力场方程的依据。后来爱因斯坦把他的这一思想称为马赫原理。

可压缩流体的流动PPT课件

总结
p3 p * （1）临界工作点 p0 p0
V2 a M
a2 *
环境压强,P3 P1,T1 V1=0 2 2
s
1
max
G G
* p p p 2 3,气流充分膨胀
2 2 2 a V k 1 a (2) 亚临界工作点 k1 2 k1 2
p2=p3, Ma2<1，气体在喷嘴出口完全膨胀
减减速速度加速速
加速
p,T,

只有先收缩后扩张管才能将亚音流加速到超音流
Ma 1
Ma 1
Ma 1
throat
deLaval nozzle
2 渐缩喷嘴的流动设：气流流动等熵；容器足够大，气体压强足够高，使得容器内气流接近静止且压强不变： V1=0,p1=const,T1=const 环境压, P3 p1=p01=p02 T1=T01=T02 2
跨音流，流场中即有亚音流动又有超音流的流动
透平叶栅内的跨音速流动结构
二、微弱扰动波的传播
1 Ma=0 在静止介质中的传播
扰动波从扰动产生点以声速径向向外传播，沿周向能量的辐射均匀。
2a t
at
扰动源
a
(a ) 静止波
2
Ma<1 (扰动源以亚音速向左运动）
声波从扰动源发射后仍然以球面形式向外传播，由于扰动源的速度小于声速，因此扰动源总是落后于声波。在这种条件下位于扰动源前方的观察者接收的扰动能量最强。
1 p 内能： uC VT k 1 kR k p a2 静焓： hu C T T ＝ p k 1 k 1 k 1 p V2 滞止焓： h C T 0 h p 0 2

工程流体力学课件第10章：可压缩流体一维流动讲诉

10.2气体一维定常流动的基本方程
气体作为流体的一种，应该遵循流体力学基本方程，本节将给出针对气体一维流动的最简单的基本方程。
10.2.1 连续性方程
10.2.2 能量方程
10.2.3 运动方程
10.3 气体一维定常等熵流动的基本特性
为了深入分析气体一维等熵流动，可以定义几种具有特定物理意义的状态。它们是滞止状态、临界状态和极限状态。
第10章可压缩流体的一维流动
10.1 音速和马赫数 10.2 气体一维定常流动的基本方程 10.3 气体一维定常等熵流动的基本特性 10.4 喷管中的等熵流动 10.5 有摩擦等截面管内的绝热流动 10.6 激波及其形成工程实例
第10章可压缩流体的一维流动
教学提示：气体在高速流动时必须考虑其压缩性，比如航空航天领域、气压传动、压缩机、喷管等等，本章重点介绍可压缩气体的一维流动，使读者了解描述可压缩流体运动的基本知识和方法，有关可压缩气体的深入分析可参阅有关气体动力学的文献。教学要求：掌握音速、马赫数、气体一维定常流动的基本方程、气体一维定常等熵流动等基本概念。
10.1.2 马赫数
a
10.1.3 微弱扰动波的传播
在这一节中，我们将分析微小扰动 (Small perturbation) 在空气中的传播特征，从而进一步说明马赫数在空气动力学中的重要作用。我们分四种情况进行讨论。扰动源静止不动（V＝0）微弱扰动波以音速从扰动源0点向各个方向传播，波面在空间中为一系列的同心球面，如图10-3所示。扰动源以亚音速向左运动（V＜ a ）当扰动源和球面扰动波同时从0点出发，经过一段时间，因V＜ a ，扰动源必然落后于扰动波面一段距离，波面在空间中为一系列不同心的球面，如图10-4所示。扰动源以亚音速向左运动（ V＝ a ）扰动源和扰动波面总是同时到达，有无数的球面扰动波面在同一点相切，如图10-5所示。在扰动源尚未到达的左侧区域是未被扰动过的，称寂静区域。

工程流体力学课件第10章：可压缩流体的一维流动

习题十
10311032临界状态1033极限状态104喷管中的等熵流动1041由以上分析可以看出不管当气流自亚音速变为超音速时还是当气流自超音速变为亚音速时都必须使喷管的截面积先收缩后扩大两者均有一个流速等于音速的最小截面这样的喷管称为缩放喷管convergingdivergingduct
第10章可压缩流体的一维流动
10.1 音速和马赫数 10.2 气体一维定常流动的基本方程 10.3 气体一维定常等熵流动的基本特性 10.4 喷管中的等熵流动 10.5 有摩擦等截面管内的绝热流动 10.6 激波及其形成工程实例
第10章可压缩流体的一维流动
教学提示：气体在高速流动时必须考虑其压缩性，比如航空航天领域、气压传动、压缩机、喷管等等，本章重点介绍可压缩气体的一维流动，使读者了解描述可压缩流体运动的基本知识和方法，有关可压缩气体的深入分析可参阅有关气体动力学的文献。教学要求：掌握音速、马赫数、气体一维定常流动的基本方程、气体一维定常等熵流动等基本概念。
10.1.2 马赫数
a
10.1.3 微弱扰动波的传播
在这一节中，我们将分析微小扰动 (Small perturbation) 在空气中的传播特征，从而进一步说明马赫数在空气动力学中的重要作用。我们分四种情况进行讨论。扰动源静止不动（V＝0）微弱扰动波以音速从扰动源0点向各个方向传播，波面在空间中为一系列的同心球面，如图10-3所示。扰动源以亚音速向左运动（V＜ a ）当扰动源和球面扰动波同时从0点出发，经过一段时间，因V＜ a ，扰动源必然落后于扰动波面一段距离，波面在空间中为一系列不同心的球面，如图10-4所示。扰动源以亚音速向左运动（ V＝ a ）扰动源和扰动波面总是同时到达，有无数的球面扰动波面在同一点相切，如图10-5所示。在扰动源尚未到达的左侧区域是未被扰动过的，称寂静区域。

可压缩流体流动基础流体力学

第15页，本讲稿共47页
[例C5.3.3A] 一维定常等熵状态参数(2-2)
利用等熵流T01＝T02， p01＝p02，可得
T2 T2 T02 0.86058 0.8881 T1 T02 T1 0.96899
T2 0.8881 300 266.4(K)
p2 p2 p02 0.59126 0.6602 p1 p02 p01 0.89562
l Vt Hcot
t H cot 2000 cot41.8 4.38s
V
510
T=15℃
第8页，本讲稿共47页
C5.2.3 激波
C5.2.3 激波 1.定义：强压缩扰动在超声速流场中形成的流动参数强间断面
2.形成机理：以管中活塞强烈压缩为例
c2 R T1 T c1 RT1
p2 0.6602 600 396.1(kPa)
由状态方程
2
p2 RT2
396.11000 287 266.4
5.18(kg/m3)
c2 RT2 1.4 287 266.4 327.17(m/s)
验算
V2 c2Ma2 327.17 0.9 294.45(m/s)
m1 1V1A1 6.97138.9 0.001 0.97kg/s
dq de pd 1
5. 热力学第二定律：气体在绝热的可逆过程中熵值保持不变；在不可逆过程中熵值必定增加。
ds dq T 0
6. 完全气体等熵流动
p
常数
第3页，本讲稿共47页
C5.2 声速、马赫波和激波
C5.2 声速、马赫波和激波 C5.2.1声速可压缩流体中微扰动的传播速度称为声速。（1）声速与流体弹性模量（K）和密度（ρ）有关

流体力学

第四章流体流体运动学和流体动力学基础
流体力学基本方程
连续性方程
动量方程
动量矩方程
伯努利方程
能量方程
第一节描述流体运动的两种方法
流体的流动是由充满整个流动空间的无限多个流体质点的运动构成的。充满运动流体的的空间称为流场。
研
欧拉法
究
方
着眼于整个流场的状态，即研究表征流场内流体流动特性的各种物理量的矢量场与标量场
7.湿周水力半径当量直径
湿周——在总流的有效截面上，流体与固体壁面的接触长度。
水力半径——总流的有效截面积A和湿周之比。
圆形截面管道的几何直径
d 2 4A d 4R d x
D
R
A x
非圆形截面管道的当量直径
4A 4R x
关于湿周和水力半径的概念在非圆截面管道的水力计算中常常用到。
二、欧拉法
欧拉法（euler method）是以流体质点流经流场中各空间点的运动来研究流动的方法。 ——流场法
研究对象：流场
它不直接追究质点的运动过程，而是以充满运动
流体质点的空间——流场为对象。研究各时刻质点在流场中的变化规律。将个别流体质点运动过程置之不理，而固守于流场各空间点。通过观察在流动空间中的每一个空间点上运动要素随时间的变化，把足够多的空间点综合起来而得出的整个流体的运动情况。
由欧拉法的特点可知，各物理量是空间点x，y，z和时间t的函数。所以速度、密度、压强和温度可表示为：
v v x，y，z，t ＝ x，y，z，t p p x，y，z，t T T x，y，z，t
1.速度
u ux, y, z, t

流体力学基础讲解PPT课件

措施。
05
流体流动的湍流与噪声
湍流的定义与特性
湍流定义
湍流是一种高度复杂的三维非稳态、带旋转的不规则流动。在湍流中，流体的各种物理参数，如速度、压力、温度等都随时间与空间发生随机的变化。
湍流特性
湍流具有随机性、不规则性、非线性和非稳定性等特性。在湍流中，流体的速度、方向和压力等都随时间和空间发生变化，形成复杂的涡旋结构。
环境流体流动与环境保护
要点一
环境流体流动
环境中的流体流动对环境保护具有重要影响。例如，大气中的气流会影响污染物的扩散和迁移，水流会影响水体中的污染物迁移和沉积等。
要点二
环境保护
通过对环境中的流体流动进行研究和模拟，可以更好地了解污染物扩散和迁移规律，为环境保护提供科学依据。同时，通过合理规划和设计流体流动系统，可以有效降低污染物对环境的影响，保护生态环境。
04
流体流动的能量转换
能量的定义与分类
总结词
能量是物体做功的能力，可以分为机械能、热能、电能等。在流体力学中，主要关注的是机械能中的动能和势能。
详细描述
能量是物体做功的能力，它有多种表现形式，如机械能、热能、电能等。在流体力学中，我们主要关注的是机械能，它包括动能和势能两种形式。动能是流体运动所具有的能量，与流体的速度和质量有关；势能则是由于流体所处位置而具有的能量。
流体流动噪声
流体流动过程中产生的噪声主要包括机械噪声和流体动力噪声。机械噪声主要由机械振动和摩擦引起，而流体动力噪声主要由湍流和流体动力振动引起。
噪声控制
为了减小流体流动产生的噪声，研究者们提出了各种噪声控制方法，如改变管道结构、添加消音器和改变流体动力特性等。这些方法可以有效降低流体流动产生的噪声。

流体力学(共64张PPT)

1) 柏努利方程式说明理想流体在管内做稳定流动，没有
外功参加时，任意截面上单位质量流体的总机械能即动能、
位能、静压能之和为一常数，用E表示。
即：1kg理想流体在各截面上的总机械能相等，但各种形式的机
械能却不一定相等，可以相互转换。
2) 对于实际流体，在管路内流动时，应满足：上游截面处的总机械能大于下游截面
p g 1z12 u 1 g 2W g ep g 2z22 u g 2 2g hf
JJ
kgm/s2
m N
流体输送机械对每牛顿流体所做的功
令
HeW ge,
Hf ghf
p g 1z12 u 1 g 2H ep g 2z22 ug 2 2 H f
静压头
位压头
动压头泵的扬程（有效压头）总压头
处的总机械能。
22
3)g式中z各、项的2u 2物、理意p 义处于g 某Z 个1 截u 2 1 面2上的p 1流 W 体e本身g Z 所2具u 有2 22 的能p 量2 ; hf
We和Σhf：流体流动过程中所获得或消耗的能量〔能量损失〕;
We：输送设备对单位质量流体所做的有效功;
Ne：单位时间输送设备对流体所做的有效功，即有效功率;
u2 2
u22 2
u12 2
p v p 2 v 2 p 1 v 1
Ug Z 2 u2 pQ eW e
——稳定流动过程的总能量衡算式 18
UgZ 2 u2pQ eW e
2、流动系统的机械能衡算式——柏努利方程
1) 流动系统的机械能衡算式〔消去△U和Qe 〕
UQ'e vv12pdv热力学第一定律
26
五、柏努利方程应用
三种衡算基准

第五章可压缩流体动力学基础

对应于突跃压缩，波前流体为超音速，波后流体为亚音速。
波前、波后马赫数之间的关系
由
v M RT
M 1M 2
及
2 RT0 v1v2 1
得：
2 T1T2 T0 1
M 1 ) , T0 T2 (1
2
又将
T0 T1 (1
1
2
1
2
M 22 )
代入上式得
RT1 RT2 (v1 v2 ) 0 v1 v2
R v1 R v2 R T1 T2 T0 1 2 1 2 1
2 2
RT0 (v2 v1 ) 1
v1v2 2
(v1 v2 ) 0
速度的两组解
v1 v2
2RT0 2 v1v2 ccr 1
4）继续推进活塞，经过Δt’’时间后，使活塞速度达到Δv’’(>Δv’)； 5） A1—A1波后流体又受到压缩，在A1—A1波后流体中产生一道新的微 R(T T ) 相对于A1—A1波后流体压缩波A2—A2，以当地声速c1 向右推进； v 6）A2—A2相对于管壁的传播速度是：c1
当时间由t=0开始，经过一段有限的时间间隔达到t1时，在活塞的右侧有无限多道压缩波，形成一个连续的压缩区域A—B。
波相对于波前流体的传播速度： c1 波传播的绝对速度：
c1 c1
v c1 v c1 c1
波头最终被波尾赶上，连续变化区发展成突跃变化的强压缩波，成为激波。
1 1
2 cr 0 ( ) 1
1 1
极限状态：流体分子无规则运动的动能全部转化为宏观运 §3.2.3 极限状态

流体力学课件第6章：可压缩气体一元流动

如用锤击鼓时，引起鼓膜的震动，势必挤压邻近的一层空气，使其压强和密度稍微升高，于是它有挤压外层的空气，依次传递下去 ‥‥‥ 当鼓膜一凸一凹震动时，会使邻近空气压强一升一降，使密度一密一疏的产生微弱扰动。
因此，音速实际上是发声器所发出的微弱扰动而引起周围空气的一种微弱扰动波（小扰动波），一般称为声波或音波。
Ma V c
（6-5）
Ma称为马赫数，是一个无量纲数，也是气体动力学中一个重要参数。
马赫数Ma表征流体的惯性力与压缩的弹性力之比。
Ma V V 2L2
c
c 2 L2
按Ma的大小，可压缩流体流动分成三种类型。
Ma<1，亚音速流动；
Ma≈1，跨音速流动；
1<Ma≤3，超音速流动；
Ma>3，高超音速流动。
4．超声速流场（V>c）
在超声速流场中，扰动源产生的微弱扰动波在3s末的传播情况如图5-2(d)所示。由图可见，由于V>c，所以相对气流传播的扰动波不仅不能向上游传播，反而被气流带向扰动源的下游，所有扰动波面是自扰动源点出发的圆锥面的一系列内切球面，这个圆锥面就是马赫锥。随着时间的延续，球面扰动波不断向外扩大，但也只能在马赫锥内传播，永远不会传播到马赫锥以外的空间。也就是说，微弱扰动波在超声速气流中的传播也是有界的，界限就是马赫锥。
马赫锥的半顶角，即圆锥的母线与气流速度方向之间的夹角，称为马赫角，用θ表示。由图(d)可以容易地看出，马赫角θ与马赫数Ma之间的关系为
sin c 1
V Ma
（6-6）
马赫角从90°[这时相当于扰动源以声速V=c流动的情况，如图(c)所示] 开始，随着马赫数的增大而逐渐减小。由于圆锥顶就是扰动源，所以当物体以超声速运动时，它所引起的扰动不能传到物体的前面。马赫锥外面的气体不受扰动的影响，微弱扰动波的影响仅在马赫锥内部，即微弱扰动波不能向马赫锥外传播。

流体的运动共49张PPT

流体特性
流体具有易流动性、无固定形状、抗压性、表面张力等特性。其中，易流动性是流体最显著的特点，使其能够适应容器的形状并传递压力。
流动类型及特点
01 02
层流
层流是指流体在流动过程中，各质点沿着一定的轨迹做有规则的平滑运动。层流具有流速分布均匀、流线平行且连续、质点间无相互混杂等特点。
湍流
Pa）。
压强
流体中某点的压力与该点处流体密度的比值，用符号$rho$表示，单位是千克每立方米（kg/m³）。
压力与压强的关系
$p = rho gh$，其中$g$是重力加速度，$h$是该点距流体自由表面的垂直距离。
浮力原理及应用
01
02
03
04
浮力
浸在流体中的物体受到流体竖直向上的托力，其大小等于物
流线、流管、流量等，以及连续性方程、伯努利方程等重要原理
。
黏性流体的运动
分析了黏性对流体运动的影响，包括层流和湍流的形成机制、雷诺数等概念。
流体的基本性质和分类
介绍了流体的定义、特性以及不同类型的流体，如牛顿流体和非牛顿流体。
流体机械能转换
介绍了流体机械能转换的基本原理，如泵、风机、涡轮机等设备的工作原理和性能参数。
人工明渠
人工开挖或建造，具有规则的几何形状，水流条件相对简单。
涵洞和隧洞
水流在封闭空间内流动，受边界条件限制，流速分布和能量损失有特定规律。
明渠均匀流和非均匀流现象
均匀流
流速沿程不变，水面线呈水平或倾斜直线，常见于长直渠道或水槽实验。
非均匀流
流速沿程变化，水面线呈曲线，分为渐变流和急变流，常见于天然河道和复杂渠道。
前沿研究领域介绍

(完整版)流体力学

第1章绪论一、概念在任何微小剪切力持续作用下连续变形的物质叫做流体（易流动性是命名的由来）宏观尺寸非常小，微观尺寸非常大的任意一个物理实体宏观体积极限为零，微观体积大于流体分子尺寸的数量级假设组成流体的最小物质是流体质点，流体是由无限多个流体质点连绵不断组成，质点之间不存在间隙。

分子平均自由程远远小于流动问题特征尺寸作用在一定量的流体上的压强增加时，体积减小Ev=-dp/（dV/V）压强的改变量和体积的相对改变量之比Ev=1/Kt体积弹性模量越大，流体可压缩性越小等温Ev=p等嫡Ev=kpk二Cp/Cv作用在一定量的流体上的压强增加时，体积不变Ev=dp/（dp/p）（低速流动气体不可压缩）流体抵抗剪切变形的一种属性动力粘度：|1,单位速度梯度下的切应力U=T/（dv/dy）运动粘度：V,动力粘度与密度之比，v=u/pV=|!=0的流体T=+-|idv/dy（T大于零）、T=^V/8切应力和速度梯度成正比粘性产生的机理，粘性、粘性系数同温度的关系；液体：液体分子间的距离和分子间的吸引力,温度升高粘性下降气体：气体分子热运动所产生的动量交换,温度升高粘性增大牛顿流体的定义；符合牛顿内摩擦定律的流体质量力：与流体微团质量大小有关的并且集中在微团质量中心上的力表面力：大小与表面面积有关而且分布在流体表面上的力二、计算1、牛顿内摩擦定律的应用－间隙很小的无限大平板或圆筒之间的流动.第2章流体静力学一、概念流体内任意点的压强大小都与都与其作用面的方位无关微元平衡流体的质量力和表面力无论在任何方向上都保持平衡欧拉方程=0流体平衡微分方程重力场下的简化：dp二一pdW二一pgdz不可压缩流体静压强基本公式z+p/pg二C不可压缩流体静压强分布规律p=p0+pgh平衡流体中各点的总势能是一定的静止流体中的某一面上的压强变化会瞬间传至静止流体内部各点4、绝对压强、计示压强（表压）、真空压强的定义及相互之间的关系；绝对压强：以绝对真空为起点计算压强大小记示压强：比当地大气压大多少的压强真空压强：比当地大气压小多少的压强绝对压强二当地大气压+表压表压二绝对压强一当地大气压真空压强=当地大气压-绝对压强单管式：简单准确；缺点：只能用来测量液体压强，且容器内压强必须大于大气压强，同时被测压强又要相对较小，保证玻璃管内液柱不会太高U：可测液体压强也可测气体压强；缺：复杂倾斜管：精度高;缺点：?？F=pS+pgsinayS当p二大气压强，F=pgsinayS压力中心：二、计算1、U型管测压计的计算；2、绝对压强、计示压强及真空压强的换算3、平壁面上静压力大小的计算。

第5章可压缩流体的一元流动.ppt

此外，如果流动等熵，则有
ρ0 T =( ) ρ T
1 0 γ −1
= (1+
γ −1
2
M )
1 2 γ −1
p0 T γ −1 2 γ −1 = ( 0 )γ −1 = (1+ M ) p T 2
γ
γ
对空气：
T0 T0 2.5 p0 T0 3.5 2 ρ0 =1+ 0.2Ma ， = ( ) ， = ( ) T ρ T p T
利用连续性方程，得
ρ1v1 A = ρ2v2 A2 1 A2 ρ1v1 ρ1 Ma1 c1 = = A ρ2v2 ρ2 Ma2 c2 1
= Ma1 T ( ) Ma2 T2
1 1 γ −1
T Ma1 .( 1 ) = ( ) T2 Ma2 T2
1 2
γ +1 T1 2(γ −1)
A2 Ma1 [ γ 21 = A Ma2 1+ − Ma2 1 1 2
ρ T γ −1 Qm = ρuA = ρ0 uA = ρA( ) 2Cp (T0 −T ) T0 ρ0
1
2012-3-10 工程流体力学第5章 33
当容器内的气体参数To , p o, ρ0,固定时， Q m是T的函数。现求最大值Qmax 。
dQm 2 = 0 得T = T0 （） T* = Qm = Qmax时, dT γ +1
p
ρ
γ
=c
dp dρ −γ =0 p ρ
dp dρ dv γMa2 dA =γ = −γMa2 = ρ p v Ma2 −1 A
亚音速流,面积增大(d A>0),则速度变小,压强增大超音速流,面积增大(d A>0),则速度变大,压强减小

第一章流体力学基础ppt课件(共105张PPT)

原
力〔垂直于作用面，记为 ii〕和两个切向应力〔又称为剪应力，平行于作用面，记为
理
ij，i j），例如图中与z轴垂直的面上受
到的应力为 zz〔法向）、 zx和 zy〔切
电向），它们的矢量和为：
子
课
件 τ zzix zjy zkz
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主题
西
1.1 概述
安
交 • 3 作用在流体上的力
大化
子课件
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主题
西
1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交
大思索：若U形压差计安装在倾斜管路中，此时读数 R反
化映了什么？
工原
理 p1p2
p2
p1 z2
电子
(0)gR(z2z1)g z1
课
R
件
A A’
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主题
西 1.2.3 静力学原理在压力和压力差测量上的应用
安
交大
•
2．压差计
化 • （2〕双液柱压差计
p1
p2
工•
原•
理
电•
子•
课
件
又称微差压差计适用于压差较小的场合。
z1
1
z1
密度接近但不互溶的两种指示
液1和2 ， 1略小于 2 ；
R
扩p 大1 室p 内2 径与2 U 管1 内g 径之R 比应大于10 。 2
图 1-8 双液柱压差计
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安
交大
•
1．压力计
化 • （2〕U形压力计
pa
工 • 设U形管中指示液液面高度差为RA，1 指• 示液

可压缩流体的流动

第八章可压缩流体的流动由第一章的内容可知，流体的可压缩性是流体的固有属性。

任何真实的流体都是可以压缩的，只是它们的可压缩程度不同而已。

在前几章中，我们讨论的流体流动问题都是将流体假定为不可压缩的，即讨论的都是不可压缩流体的流动问题。

这样在处理许多流动问题时，把流体的密度看作为常数，会使问题得到很大的简化。

如对于通常情况下的液体流动和流速不高、压力变化较小的气体流动，将它们作为不可压缩流体的流动来处理是完全可行的。

但是，对于诸如水击现象、水下爆炸现象，以及气体的流动速度大到与该气体中的音速相近或超过音速的情况等，其压力的变化必然很大，以致其密度和温度也产生显著的变化，流体的流动状态和流谱都有实质性的变化，这时就必须考虑其压缩性的影响。

本章就是研究可压缩流体的运动规律以及它在工程实际中的应用。

第一节热力学的基本参量和定律对于可压缩流体而言，密度变化必然伴随着温度的变化，这就是说，在流体流动过程中，其内能也在发生变化，这时其机械能将不再守恒，必须用能量守恒定律来取代机械能守恒定律。

为了深入研究可压缩流体的流动规律，热力学的一些基本概念和定律将成为我们的基础，所以在这里有必要再赘述一下。

一、比热单位质量流体温度变化1K 所需要的热量称为比热，单位为焦耳/千克·开。

对于气体而言，如果过程是在等压条件下进行，则称为等压比热，用C p 表示；如果过程是在等容条件下进行，则称为等容比热，用C v 表示。

从热力学知道，等压比热C p 、等容比热C v 与气体常数R 之间存在着如下的关系C p ＝C v ＋R(8－1)式中气体常数R 的通用值为R ＝8314J /kmol ·K 。

各种不同气体的气体常数值见表8－1。

气体的等压比热与等容比热的比值叫做绝热指数，常用k 表示，即vp C C k =(8－2)将式(8－2)代入式(8－1)可转化为1p -=k Rk C －3) 1v -=k RC (8－4)在工程计算中，一般可认为气体的绝热指数k 与气体的分子结构有关，可近似按下值选取：对单原子气体 k ＝1.66 (如氩气、氦气等)；对双原子气体 k ＝1.40 (如氧气、空气等)；对多原子气体 k ＝1.33 (如过热蒸气等)；对干饱和蒸气 k ＝1.135。