空气动力学ch1教案.pdf

2014/2/26 空气动力学空气动力学空气动力学 AerodynamicsAerodynamicsAerodynamics 第一章基本概念 武俊梅 空气动力学空气动力学 AerodynamicsAerodynamics 目 录 1.1 基本概念 1.2 标准大气 2 1 2014/2/26 空气动力学空气动力学 AerodynamicsAerodynamics 1.1 基本概念回顾 1 连续介质 自由程：一个气体分子与相邻分子碰撞所走过的距离， l 。 气体中所有分子的自由程的平均值定义为分子平均自由程。在 -8 一般温度、压力条件下，气体分子平均自由程数量级为10 mm。 连续介质流动：流体的分子平均自由程远远小于物体的特征尺寸 时（l L 1 )时，对物体而言，流体连绵不断、没有间隙地充 满整个流动空间，流场是连续的。（Continuum flow）。 Attention ：普通空气动力学研究的空气均看做连续介质。 3 空气动力学空气动力学 AerodynamicsAerodynamics 自由分子流：气体分子平均自由程和物体特征尺寸的量级相同时， 气体分子和物体表面碰撞不是很频繁，物体表面能清楚感觉到单 个分子的碰撞。（Free Molecular Flow）如120km的高空，l 达 气体分子平均自由程和物体特征尺寸的量级相同时，气体分子和物体表 到200mm，属于稀薄空气动力学的范畴。 面碰撞不是很频繁，物体表面能清楚感觉到单个分子的碰撞。（Free 等离子体流动：距地80～上千米的大气热层，空气发生电离，成 Molecular Flow）如120km的高空，l 达到200mm，属于稀薄空气动 力学的范畴。 为自由电子、带正电的离子和中性粒子构成的能量很低的准中性 等离子体区域。要考虑电磁力的影响。等离子体是物质存在的第 四种状态。 本课程中研究的空气流动：低速空气动力学、高速空气动力 学、甚至超高速空气动力学都把空气看成连续介质，此时流体的 一切物理性质，如压强、密度、温度及宏观速度等均可以表达为 空间、时间的连续可微函数，便于用数学分析的工具来描述问题。 4 2 2014/2/26 空气动力学空气动力学 AerodynamicsAerodynamics 2 流体的密度、压强、温度 Conclusions ： 1. 密度、压强、温度是空气流动过程中最重要的参数。 2. 空气的密度、压强、温度随位置、时间的变化而变化。 3. 看做连续介质的空气的密度、压强、温度存在依存关系 ——完全气体状态方程 R p T 或 p RT M r R ： 通用气体常数，=8314.3 J/kmol·K M r ：气体的分子量，kg/kmol R ：气体常数，与气体种类有关，空