《气体动力学基础》PPT课件

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1、气体动力学基础流体的可压缩性不能忽略:流体速度小受到外力密度发生变化流速大时可压缩性将明显地影响着压强、温度、密度的变化气体（空气）动力学—可压缩流体动力学应用举例飞机在接近音速飞行时阻力急剧升高，出现“音障”现象。出口超音速时，这样的计算区域何给定出口边界条件？第六章气体动力学基础微弱扰动的一维传播　声速　马赫数微弱扰动在空间的传播　马赫锥气流的特定状态和参考速度　速度系数正激波和斜激波变截面管流§6.1微弱扰动的一维传播声速马赫数一、微弱扰动的一维传播非定常过程§6.1.1微弱扰动的一维传播连续方程动量方程§6.1.1微弱扰动的一维传播微弱扰动的传播速度等于压强

2、对密度的导数开方。二、声速§6.1微弱扰动的一维传播声速马赫数声速即声音传播的速度，声音是由微弱压缩波和微弱膨胀波交替组戍的，所以声速可作为微弱扰动波传播速度的统称。对等熵气体：§6.1.2声速声速的三个特性：流体中的声速是状态参数的函数。在相同温度下，不同介质有不同的声速。人在吸入氦气后声音会变高.在同一气体中，声速随着气体温度的升高而增高。对流层中每km温度降低6.5摄氏度,海平面和8Km高度处的声速分别为340m/s和307m/s.§6.1微弱扰动的一维传播声速马赫数三、马赫数气体在某点的流速与当地声速之比定义为该点的马赫数，用Ma表示马赫数的物理意义：马赫数

3、代表的是气体的宏观运动动能与气体内分子运动动能之比。是气体的惯性力与弹性力之比。§6.1.3马赫数马赫数作为判断气体压缩性影响大小和划分高速流的标准：Ma<1时，亚声速流；Ma=1时，声速流；Ma>1时，超声速流。Ma≈1时，跨音速流§6.1.4一元等熵气流的基本方程连续方程§6.1.4一元等熵气流的基本方程运动方程§6.1.4一元等熵气流的基本方程能量方程§6.1.4一元等熵气流的基本方程状态方程§6.1.4一元等熵气流的基本方程基本方程组不独立§6.1.4一元等熵气流的基本方程过程方程§6.1.4一元等熵气流的基本方程基本方程组§6.1微弱扰动在空间的传播　马赫

4、锥微弱扰动在空间的传播气体静止不动（v=0）球面传播静止气体中传播无界各向对称传播§6.2微弱扰动在空间的传播　马赫锥微弱扰动在空间的传播气流为亚声速的直线均匀流（vc）流动方向：v+c>2c逆流方向：v-c>0传播有界包络圆锥面内马赫锥马赫锥§6.2微弱扰动在空间的传播　

5、马赫锥在超声速流中，微弱扰动波的传播是有界的，界限就是马赫锥。马赫角α：马赫锥的半顶角，即圆锥的母线与来流速度方向之间的夹角。倘若产生微弱扰动的是一根无限长的直的扰动线，则微弱扰动将以圆柱面波的形式以当地声速向外传播。当来流的速度变化时，同样会出现类似于微弱扰动波的四种传播情况。这时，原来的马赫锥成为马赫线（也称马赫波）§6.2微弱扰动在空间的传播　马赫锥倘若气流是非直匀的超声速流，即流线是弯曲的，流动参数也是不均匀的，则当一个微弱扰动波发生之后，它不仅随气流沿着弯曲的路线向下游移动，而且它相对于气流的传播速度也随当地的声速而异。§6.2微弱扰动在空间的传播　马赫锥

6、如果微弱扰动源以亚声速、声速或超声速在静止的气体中运动，则微弱扰动波相对于扰动源的传播，同样会出现图9－1所示的情况。§6.2微弱扰动在空间的传播　马赫锥§6.3气流的特定状态和参考速度速度系数一、滞止状态在气体流动中，为了描述流场中某点的状态，常常给出该点气流的压强p、密度ρ和温度T等参数。这些参数在气体动力学中称为静参数。如果按照一定的过程将气流速度滞止到零，这时的压强p0、密度ρ0和温度T0等便称为滞止参数或总参数，这是流场中实际存在的滞止参数。由气流速度等熵地滞止到零而得到与每点的静参数相对应的滞止参数，并以此作为的参考状态。§6.3.1滞止状态§6.3.1

7、滞止状态由压强比公式可以进一步分析不考虑气体的压缩性会带来多大的误差。§6.3.1滞止状态对于γ＝1.4的气体、当Ma＝0.3时:即不可压缩性假设将给动压带来2.3％的误差，这在工程上是允许的。一般情况下要在Ma≤0.3时，才可以忽略压缩性影响。§6.3气流的特定状态和参考速度速度系数二、极限状态极限状态是指随着气体的膨胀、加速绝能流的静温和静压均降低到零，分子无规则运动的动能全部转换成宏观运动的动能，气流速度达到极限速度vmax。vmax是气流膨胀到完全真空所能达到的最大速度。对于给定的气体，极限速度只决定于总温，在绝能流中是个常数、常被用作参考速度。§6.3