第1页，共25页，星期日，2025年，2月5日第一节气体一维流动的基本概念气体的状态方程比定容热容和比定压热容热力学温度流体的内能熵比定容热容比定压热容两者的关系热力学过程等温过程绝热过程等熵过程常数或者常数第2页，共25页，星期日，2025年，2月5日声速和马赫数声速是微弱扰动波在弹性介质中的传播速度活塞以微小的速度dv向右运动,产生一道微弱压缩波,流动是非定常的选用与微弱扰动波一起运动的相对坐标系作为参考坐标系,流动转化成定常的了第一节气体一维流动的基本概念第3页，共25页，星期日，2025年，2月5日由连续方程略去二阶微量(1)由动量方程(2)由（1）、（2）得流体的体积模量代入声速公式得声速公式由等熵过程关系式以及状态方程可得代入声速公式得第一节气体一维流动的基本概念第4页，共25页，星期日，2025年，2月5日马赫数流体流动速度和当地声速的比值对于完全气体马赫数通常还用来划分气体的流动状态Ma＜1Ma=1Ma＞1亚声速流声速流超声速流空气空气中的声速声速的大小与流动介质的压缩性大小有关,流体越容易压缩,其中的声速越小,反之就越大第一节气体一维流动的基本概念第5页，共25页，星期日，2025年，2月5日第二节微小扰动在空气中的传播(a)气体静止不动(b)气流亚声速流动(c)气流以声速流动(d)气流超声速流动如果在空间的某一点设置一个扰动源,周围无任何限制,则扰动源发出的扰动波将以球面压强波的形式向四面八方传播,其传播速度为声速.分四种情况讨论马赫角结论:超声速气流中的微弱扰动波不能逆流向上游传播第6页，共25页，星期日，2025年，2月5日第三节气体一维定常流动的基本方程连续性方程能量方程由热力学代入得声速公式完全气体状态方程对一维定常流的连续性方程式取对数后微分得第7页，共25页，星期日，2025年，2月5日第四节气流的三种状态和速度系数滞止状态：气流速度等熵地滞止到零这时的参数称为滞止参数气体一维定常绝能流的制止焓是个常数得据等熵关系式总静参数比第8页，共25页，星期日，2025年，2月5日考虑气体的压缩性与否及会带来多大误差压缩性因子或者极限状态气流膨胀到完全真空所能达到的最大速度极限速度能量方程的另一种形式第四节气流的三种状态和速度系数第9页，共25页，星期日，2025年，2月5日临界状态：在某一点上气流速度等于当地声速的状态或者临界速度令Ma=1则总静参数比公式变成第四节气流的三种状态和速度系数第10页，共25页，星期日，2025年，2月5日速度系数气流速度与临界声速的比值当v=vmax时M*与Ma的关系总静参数比用速度系数表示第四节气流的三种状态和速度系数第11页，共25页，星期日，2025年，2月5日第五节气流参数和通道截面之间的关系设无粘性的完全气体沿微元流管作定常流动,在该流管的微元距离dx上,气体流速由v变为v+dv,压强由p变为p+dp,质量力可以不计,应用牛顿第二定律同除以压强整理，并引入声速公式对等熵过程关系式取对数后微分有对完全气体状态方程取对数后微分第12页，共25页，星期日，2025年，2月5日联立得第五节气流参数和通道截面之间的关系第13页，共25页，星期日，2025年，2月5日第六节喷管流动的计算和分析收缩喷管列容器内虚线面上和喷管出口的能量方程得质量流量整理得第14页，共25页，星期日，2025年，2月5日喷管出口气流达临界状态Ma=M*=1时此时根据环境压强的变化对收缩喷管的工况作以下分析第六节喷管流动的计算和分析第15页，共25页，星期日，2025年，2月5日解根据以上两式可以算得由于出口环境背压,喷管出口气流为临界状态,所以第六节喷管流动的计算和分析第16页，共25页，星期日，2025年，2月5日缩放喷管流量由连续方程求得整理成第六节喷管流动的计算和分析第17页，共25页，星期日，2025年，2月5日解：查表1,水蒸气的由温度比和压强比公式计算得根据上式可以算得由于出口环境背压,故可以采用缩放喷管由状态方程得喷管喉部面积第六节喷管流动的计算和分析第18页，共25页，星期日，2025年，2月5日