第8章气体的一元流动一、学习的目的和任务1 .掌握可压缩气体的伯努利方程2 .理解声速和马赫数这两个概念3 .掌握一元气体的流动特性,能分析流速、流通面积、压强和马赫数等参数的相互关系4 .掌握气体在两种不同的热力管道(等温过程和绝热过程)的流动特性
二、重点、难点1 .重点:声速、马赫数、可压气体的伯努利方程、等温管道流动、绝热管道流动2 .难点:声速的导出、管道流动参数的计算由于气体的可压缩性很大,尤其是在高速流动的过程中,不但压强会变化,密度也会显着地变化
这和前面研究液体的章节中,视密度为常数有很大的不同
气体动力学研究又称可压缩流体动力学,研究可压缩性流体的运动规律及其应用
其在航天航空中有广泛的应用,随着研究技术的日益成熟,气体动力学在其它领域也有相应的应用
本章将简要介绍气体的一元流动
1气体的伯努利方程在气体流动速度不太快的情况下,其压力变化不大,则气体各点的密度变化也不大,因此可把其密度视为常数,即把气体看成是不可压缩流体
这和第四章研究理想不可压缩流体相似,所以理想流体伯努利方程完全适用,即2211221222pupuzzgggg(8
1-1) 上式中12,pp ——流体气体两点的压强;12,u u ——流动气体两点的平均流速在气体动力学中,常以g 乘以上式( 8
1-1)后气体伯努利方程的各项表示称压强的形式,即2212112222uupgzpgz(8
1-2) 由于气体的密度一般都很小,在大多数情况下1gz 和2gz 很相近,故上式(8
1-2) 就可以表示为22121222uupp(8
1-3) 前面已经提到,气体压缩性很大,在流动速度较快时,气体各点压强和密度都有很大的变化,式(8
1-3)就不能适用了
必须综合考虑热力学等知识,重新导出可压缩流体的伯努利方程, 推导如下
如图 8-1 所示,设一维稳定流动的气体,在上面任取一段微小长度ds,