一维气体动力学VIP免费

1可压缩流体力学CompressibleFluidFlow一维气体动力学One-DimensionalGasDynamicsChapter1Introduction§1.1气体动力学的涵义学科名Discipline主要研究范围PrimaryScope2流体力学不可压缩流体动力学FluidDynamicsIncompressibleFluidFlow空气动力学（主要指外流）不可压缩＋可压缩流体动力学AerodynamicsIncom-＋Com-pressibleFluidFlow气体动力学不可压缩＋可压缩＋加热＋化学反应流体动力学GasDynamicsIncom-＋Com-＋Thermo-＋Chemo-FluidFlow＝气动热力学＝Aerothermodynamics气体动力学3在连续介质的假设下，研究可压缩、有热效应的气体介质的运动规律，和气体与固体之间的相互作用力的学科。属于经典的牛顿力学体系。§1.2本“气动基础”课程学习的范围、侧重研究的对象气动是在经典流体力学的基础上，结合热力学和化学动力学而发展起来的，可分为4亚音速流动，跨音速流动，超音速流动，高超音速流动一维流动，二维流动，三维流动定常流动，非定常流动内流问题（燃气轮机，喷气发动机，风洞），外流问题（飞行器）气流成分无化学变化，有化学变化（燃烧）气流参数连续变化，突越变化（激波，超音速爆震燃烧波）5航空涡轮发动机中的气体动力学6航空叶轮机气体动力学―1,2,3维7出口截面§1.3气体动力学发展简史专门研究始于1870年代1687，1759，1816，牛顿，欧拉，拉普拉斯分别尝试计算音速1755，欧拉(瑞士)建成无粘性流体力学欧拉方程组，连续性假设航空冲压发动机中的气体动力学实验台供气段加速段冲压燃烧室尾喷管加速段冲压燃烧室尾喷管81839，1855，圣维南(法)等给出气体通过小孔时速度的计算公式1845，Navier(法),Stokes(英)等建成流体力学不可压N-S方程组1869,87，兰金(英)－许贡纽(法)理论研究大波幅强扰动波－激波1881，贝特洛Berthelot(法)等，马兰德Mallard等分别不期而实验发现了管中火焰传播速度高达1－3.5km/s（超音速3-10倍）的超音速燃烧现象，爆震波＝激波＋燃烧波1883，拉瓦尔Laval（瑞典）在研制蒸汽轮机时发明拉瓦尔喷管1887，马赫Mach（奥地利）弹丸实验发现超声速流动特征是aV1899,1905，查普曼Chapman和儒盖Jouguet各自独立地创立了9平稳自持爆震理论，后者后来还写出第一本爆炸力学著作《炸药的力学》1902，恰普雷金（俄）博士论文用速度图法研究气体亚音射流1904-20年代，普朗特Prandtl（德）的普朗特－迈耶流动理论（超音速膨胀波和弱压缩波），风洞技术，边界层理论，机翼举力线、举力面理论，湍流理论，接合理论流体与实验流体，奠定了现代流体力学气体动力学研究的基础1930-40年代，卡门Karman（美籍匈），钱学森（中）的机翼举力面理论，机翼非定常流理论，非线性小扰动方法，跨10音速机翼理论，高超音速气动加热理论，板壳屈曲理论WorldWarII，亚音速螺旋桨飞机飞到Mach0.5-0.6发展的需求ColdWar-2000年代，超音速涡轮式喷气飞机、航天运载器、超音速冲压飞行器、高超音速冲压（Mach5－30）飞行器发展的需求，带动了气体动力学向理论、实验、数值计算的深度、精度、广度进军普朗特Prandtl（德）的机翼举力线、举力面理论11机翼气流有环量，即旋涡，对应着升力――以数模代替真实机翼普朗特，冯·卡门和钱学森§1.4一维气体动力学研究的特点物理12概念＋一维（控制体）数学模型重物理概念，重简化数模，重实验So,inthestudyofaerothermodynamics,itrequiresyoutolearntheabilityofthinking&solvingscience&engineeringissuesbymeansofsomelowerdimensionalkindsoffluidflowequation(s).多维气体动力学（二维、三维、非定常数学模型）用于1.解空间―时间精细问题，2.推导降维数模Itwillbestudiedextensivelyintwosuccessivecourses.13Chapter2FundamentalConcepts，BasicLawswiththeirFormulae§2.1学习一维气动之前应知的流体力学基本概念无限多个连续分布的流体微团Fluidparticle组成的连续介质的假设Continuumassumption（Euler明确，1752）。而非分14子论。适用于1001Ll，例如100公里以下的大气与飞行器一维定常流1-DSteadyflow，流线Streamline，控制体Controlvolume（相应于欧拉法Eulerianmethod）国际标准单位制TheInternationalSystemofun...