氣體的流動(dòng)雙語(yǔ)

氣體的流動(dòng)雙語(yǔ)第1頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8.1聲速與馬赫數(shù)VelocityofSoundandMachNumber1.VelocityofSound(orSonicVelocity)(聲速)Itisthevelocityatwhichinfinitesimallysmallpressurewavetravelsthroughamedium.

ForadiabaticprocessForIdealGas(對(duì)于理想氣體)

第2頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.Machnumber(馬赫數(shù))定義：流體某一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度和該點(diǎn)當(dāng)?shù)芈曀僦?以M表示

Definition:TheMachnumber,M,istheratiooftheflowspeed,c,tothevelocityofsoundinthesamefluidatthesamestate.ItisdenotedasM.

Varietiesofflow(流動(dòng)的種類(lèi))

M<1

subsonicflow(亞聲速流)

M=1

sonicflow(聲速流)transonicflow(臨界流)M>1

supersonicflow(超聲速流)

M>>1hypersonic

第3頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8.2一維定熵穩(wěn)定流動(dòng)）OnedimensionalIsentropicSteadyFlowPhysicalProblem（物理問(wèn)題）

Gassteadyflow

氣體的穩(wěn)定流動(dòng)(2)Theflowinshortductwithvariablecross-sectionalarea

變截面短管中的流動(dòng)(3)Theprocessisisentropic,thatis,reversibleadiabaticprocess

可逆絕熱的流動(dòng)過(guò)程，即定熵流動(dòng)第4頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.MathematicalModel(數(shù)學(xué)模型）

Forflowinductwithvariablecross-sectionalarea,itisnecessarytousedifferentialequationstorevealtherelationshipsbetween

ConservationEquationofMass(質(zhì)量守恒方程）ConservationEquationofEnergy(能量守恒方程）EquationofState(狀態(tài)方程)ForIdealGas(對(duì)理想氣體）

ForRealGas(對(duì)實(shí)際氣體)ProcessEquation(過(guò)程方程）EquationofEntropy(熵方程）

第5頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(1)ContinuityEquation(連續(xù)性方程）Ifthen,c,mustbeadopted;Ifthen,c,mustbeadopted;(A)第6頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Forincompressiblefluid

,(2).EnergyEquation(能量方程),000第7頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月Forreversibleprocess(可逆過(guò)程)Ifthen;

Ifthen;(3)ProcessEquationForidealgas(對(duì)理想氣體)Forrealgas,kisanempiricalconstant.(對(duì)實(shí)際氣體來(lái)說(shuō),k是經(jīng)驗(yàn)常數(shù))(B)如果

變大（

>0),則p必減少(dp<0);

如果

變?。?/p>

<0),則p必變小(dp>0).

第8頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(C)Eq.(B)×FromEq.(C)第9頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(D)SubstituteEq.(D)intoEq.(A)SupersonicregionSubsonicregion第10頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(1)噴管內(nèi)參數(shù)的變化情況:dc>0,dp<0Toacceleratetheflow,aconvergingnozzlemustbeusedatsubsonicvelocities;

當(dāng)來(lái)流速度是亞音速時(shí),截面做成漸縮形thehighestvelocitycanbeachievedbyconvergingnozzleissonicvelocity.

漸縮噴管最多可使流速達(dá)到音速

adivergingnozzlemustbeusedatsupersonicvelocities

當(dāng)來(lái)流速度是超音速時(shí),截面做成漸擴(kuò)形aconverging-divergingnozzlemustbeusedtoacceleratefluidfromsubsonictosupersonicvelocity.

當(dāng)要求氣流從亞音速變成超音速時(shí),截面做成縮放形Summary(小結(jié))噴管(Nozzle):流體流經(jīng)管道,壓力降低,速度升高的管道.

擴(kuò)壓管:流體流經(jīng)管道,速度降低,壓力升高的管道

第11頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2第12頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)擴(kuò)壓管內(nèi)參數(shù)的變化:dc<0,dp>0

當(dāng)來(lái)流是亞音速時(shí),截面做成漸擴(kuò)形;

當(dāng)來(lái)流是超音速時(shí),截面做成漸縮形.第13頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.噴管中的定熵穩(wěn)定流動(dòng)Isentropicsteadyflowthroughnozzles漸縮噴管中流動(dòng)的特點(diǎn)Characteristicsofflowthroughconvergingnozzle

If,therewillbenoflowthroughthenozzle;As,also,and,,but;continues,,asitreachessonicflow.If,continues,,.

p1

pb第14頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)拉伐爾噴管中的流動(dòng)特征CharacteristicofFlowthroughconverging-divergingnozzle第15頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月8.3噴管的計(jì)算

Calculationonthevelocitythroughnozzle

Supposethatoursteadyflowcontrolvolumeisasetofstreamlinesdescribingtheflowuptothenoseofabluntobject.1.滯止參數(shù)StagnationProperties

定義:氣體速度為零時(shí)的狀態(tài)稱(chēng)為滯止?fàn)顟B(tài),該狀態(tài)的參

數(shù)稱(chēng)為滯止參數(shù).第16頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

Thestreamlinesarestationaryinspace,sothereisnoexternalworkdoneonthefluidasitflows.Ifthereisalsonoheattransferredtotheflow(adiabatic),thenthesteadyflowenergyequationbecomes

(1)滯止焓和滯止溫度

StagnationEnthalpy

andStagnationTemperature

第17頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

Stagnationenthalpyrepresentstheenthalpyofafluidwhenitisbroughttorestadiabatically.

.

Stagnationtemperatureisthetemperaturethatthefluidwouldreachifitwerebroughttozerospeedbyasteady,adiabaticprocesswithnoexternalwork.Notethatforanysteady,adiabaticflowwithnoexternalwork,thestagnationtemperatureisconstant第18頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月(2)滯止壓力和滯止比容StagnationPressureandStagnationVolumeNotethatforareversibleadiabaticprocess

第19頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月2.氣體流速的計(jì)算與分析CalculationandAnalysisonflowVelocity

(1).CaluclationEquation(計(jì)算式)

ForIsentropicflow(對(duì)于定熵流動(dòng))

第20頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月當(dāng)時(shí),

,無(wú)流動(dòng)現(xiàn)象發(fā)生；當(dāng)減小時(shí),變大。

當(dāng)趨于0時(shí)

(2).Analysis(分析)

第21頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月3.臨界流速與臨界壓力Criticalvelocityandcriticalpressure臨界截面:M=1的截面.

臨界壓力比:臨界壓力與滯止壓力之比,以表示,其中

常用的值:

雙原子理想氣體:

三原子理想氣體:

過(guò)飽和水蒸氣:

干飽和水蒸氣:

第22頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

臨界流速的計(jì)算式:

4.流量的計(jì)算與分析

(1)漸縮噴管:

變化曲線如圖示:

由圖可以看出,隨著

的減小,質(zhì)量流量先是增大;

當(dāng)

=

時(shí),質(zhì)量流量達(dá)到最大.2)縮放噴管

流體由漸縮管出來(lái)后,經(jīng)漸

擴(kuò)管可繼續(xù)進(jìn)一步的膨脹,加速,出口壓力可降至

以下

第23頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月5.噴管的設(shè)計(jì)與校核計(jì)算

設(shè)計(jì)計(jì)算:

已知條件:氣體的種類(lèi),氣體的初態(tài)參數(shù),背壓和氣體的質(zhì)量流量.

原則:

噴管的外形和尺寸應(yīng)符合氣流定熵膨脹時(shí)所需的截面積變化,以保證氣流充分膨脹,使出口壓力能降到,達(dá)到使氣流的技術(shù)功充分轉(zhuǎn)化為動(dòng)能的目的

第24頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

設(shè)計(jì)步驟:

A.選擇外形;

根據(jù)背壓的高低選擇適當(dāng)形狀的噴管:

當(dāng)時(shí),選擇漸縮噴管;

當(dāng)時(shí),選擇縮放噴管

第25頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月漸縮噴管:需計(jì)算出口截面積

縮放噴管:需計(jì)算

B.出口流速的計(jì)算對(duì)漸縮噴管:對(duì)縮放噴管,喉部流速:第26頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

C.出口截面積計(jì)算漸縮噴管:需計(jì)算出口截面積

縮放噴管:需計(jì)算的確定依據(jù)經(jīng)驗(yàn),通常

故:

第27頁(yè)，課件共31頁(yè)，創(chuàng)作于2023年2月

(2)校核計(jì)算

已知條件:給定