《流体力学第五章》PPT课件

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1、第五章可压缩流体的一元流动§5-1可压缩气体一元定常流动的基本公式§5-2微弱扰动波的传播声速§5-3一元等熵流动的基本关系§5-4一元等熵气流在变截面管道中的流动§5-5有摩擦和热交换的一元流动二、连续性方程三、运动方程四、热力学常数五、热力学第一定律§5-1可压缩气体一元定常流动的基本公式一、状态方程第五章可压缩流体的一元流动完全气体的状态方程二、连续性方程三、运动方程可压缩流动能量方程?一元、定常、不计重力状态方程动量方程理想气体欧拉运动方程可压缩流动涉及温度变化，变量有V,p,,T可以应用连续性方程可压缩流体运动的基

2、本方程能量方程5.1可压缩气体一元定常流的基本公式5.1可压缩气体一元定常流的基本公式四、热力学常数完全气体的比热定容比热定压比热绝热指数e单位质量气体内能h单位质量气体的焓S单位质量气体的熵&q是单位质量气体的热能五、热力学第一定律加入系统的热能=内能增加+对外界做功q——单位质量气体所获得的热能e——单位质量气体的内能1/——单位质量气体的体积pd(1/)—单位质量流体在变形过程中对外界所作的功5.1可压缩气体一元定常流的基本公式单位质量流体能量守恒（运动方程代入热一定律）一元绝热定常流动能量方程5.1可压缩气体

3、一元定常流的基本公式一元绝热定常六、等熵关系式5.1可压缩气体一元定常流的基本公式等熵流动绝热可逆（无摩擦损失）过程完全气体完全气体等熵流的两个状态间的参数关系熵例5.1贮气罐内的空气温度为27℃。罐内空气经一管道等熵地流出到温度为17℃的大气中，求管道出口的气流速度。例题5.1可压缩气体一元定常流的基本公式解等熵流动满足绝热能量方程。罐内气体速度近似为零，管道截面的能量出口截面速度1.声速：微扰动在流体中的传播速度§5-2微弱扰动波的传播声速一、声波及声速第五章可压缩流体的一元流动非定常流动坐标系中为定常流分析模型连续性方程

4、动量方程利用连续性方程略去高阶微量5.2微弱扰动波的传播音速微弱扰动波的压缩过程是等熵过程如：空气=1.4，R=287J/kg.K，T=288K声速c=340(m/s)空气作为完全气体2.等熵过程的声速5.2微弱扰动波的传播音速uc超声速流Ma<1Ma=1Ma>1二、马赫数Ma=u/c亚声速流和超声速流的区别？超声速风洞试验5.2微弱扰动波的传播音速例.已知离心压缩机出口空气的绝对速度u2=183m/s，温度t2=50.8C。绝热指数=1.4，气体常数R=287J/kg.K，试求对于u2的

5、马赫数M2为多少。解.因速度已知，求出当地声速就可得到马赫数马赫数为例题5.2微弱扰动波的传播音速§5-3一元等熵流动的基本关系总能量可以用特定状态的参考值表示一、滞止状态二、临界状态三、最大速度状态一元绝热定常流动能量方程第五章可压缩流体的一元流动一、滞止状态速度u=0的状态（下标0）T0总温T静温完全气体5.3一元等熵流动的基本关系式用到等熵关系式同除两边完全气体绝热流动5.3一元等熵流动的基本关系式绝热流动T01=T02，但p0和0可变，T0=343.6Kp01=2.232105N/m2p02=1.458105N/

6、m2题5-11.绝热流动T1=333K，p1=2105Pa，u1=146m/s;u2=260m/s,p2=0.956105Pa;求p02p01。T2=304.58Kp02p01=0.774105N/m2解.例题5.3一元等熵流动的基本关系式绝热流动T01=T02，但p01p02。题5-15.空气从T1=278K，p1=105Pa绝热地压缩为T2=388K,p2=2105Pa;求p01/p02。p01/p02=1.6059解.例题&二、临界状态速度u=c的状态（下标）引入速度系数定义用到等熵关系式又有完全气体绝

7、热流动5.3一元等熵流动的基本关系式速度系数与马赫数的关系&&比较5.3一元等熵流动的基本关系式临界参数与滞止参数的关系用到等熵关系式后完全气体绝热流动5.3一元等熵流动的基本关系式三、最大速度状态T=0K,速度u=umax的极限状态用常数项分别除方程各项用到等熵关系式又有完全气体绝热流动5.3一元等熵流动的基本关系式例.皮托管在温度293K氩气流中测得总压158kN/m2，静压104kN/m2，求气流速度。按不可压缩流动计算速度的误差是多少？氩气R=209J/kgK，=1.68。解.等熵流?若按不可压缩流动计算速度忽略

8、密度变化引起的误差例题由总压和静压比得马赫数，再求速度。§5-4一元等熵气流在变截面管道中的流动影响u、、p、T、M变化的因素——截面变化，壁面摩擦，壁面换热一、管道截面积变化对流动的影响一元定常等熵流动连续性条件运动方程1、速度和通道面积的关系2、密度和通道面积的关