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2.4.2 气体流动的基本概念 按流动中流体密度是否变化来分类： 不可压缩流动：将流动时流体密度不变或者变化可以忽略不计的流动称为不可压缩流动。 可压缩流动：不能忽略密度变化的流动称为可压缩流动。 气动系统中主管路中流速较低时可以按照不可压缩流动考虑。流速较高时按照可压缩流动考虑。 §2.4 气 体 的 流 动 2.4.2 气体流动的基本概念 流线：某一时刻，空间的一条由流体质点组成的曲线，其上各点的切线方向与该点流体质点的速度方向一致，此曲线成为流线。 流体流动时，按流线的形状分类，可以分为缓变流和急变流。 缓变流：流线几乎是平行直线的流动，如等截面长直管道内的流动。 急变流：流线不平行或不是直线的流动称为急变流，如弯管、阀门内的流动。 §2.4 气 体 的 流 动 2.4.2 气体流动的基本概念 流体流动时，按流体质点的运动轨迹分可以分为层流和紊流。 层流：流体质点的运动轨迹是层次分明、互不相混的流动称为层流。 紊流：流体质点的运动轨迹是杂乱无章的流动称为紊流。 气动系统中的流动既有层流也有紊流。通过流动的雷诺数来判断。 §2.4 气 体 的 流 动 2.4.3 不可压缩流动 连续性方程： 一维不可压定常流动，体积流量保持不变，管内两缓变流截面1和2之间的连续性方程： 即： 在流量不变的情况下，截面积大处流速小，截面积小处流速大 §2.4 气 体 的 流 动 2.4.3 不可压缩流动 能量方程（伯努利方程）：一元不可压缩理想气体定常流动的能量方程。 不考虑压力损失时： 表明流速高处压力低，流速低处压力高，单位体积气体的压力能和动能之和保持不变。 考虑压力损失时： 流入能量等于流出能量加上从入口之出口的能量损失。 §2.4 气 体 的 流 动 2.4.3 不可压缩流动 压力损失可以分为沿程压力损失和局部压力损失： 沿程压力损失：缓变流引起的损失 局部压力损失：急变流引起的损失 §2.4 气 体 的 流 动 2.4.4 可压缩流动 基本方程组：连续性方程、动量方程、能量方程和状态方程。 以一维定常可压缩流体为例各方程的微分形式： 连续性方程： 动量方程： 能量方程： 气体状态方程： §2.4 气 体 的 流 动 2.4.4 可压缩流动 声速和马赫数： 声速： K为绝热指数，等于1.4 声速与温度有关，与压力无关。 当气体 uc 时的流动为亚声速流动；??? 当气体 uc 时的流动为超声速流动；??? 当气体 u=c 时的流动称为声速流动或临界状态 §2.4 气 体 的 流 动 2.4.4 可压缩流动 马赫数是流速u与当地音速c之比 M1称为亚音速流动；M=1称为音速流动；M1称为超音速流动。 流动时的马赫数M0.2-0.3,可以当作不可压缩流动；否则当作可压缩流动。 §2.4 气 体 的 流 动 拉瓦尔喷管 变截面管道中的亚音速和超音速流动 §2.4 气 体 的 流 动 2.4.4 可压缩流动 滞止状态、总参数与静参数的关系 气体流动时，在一定流速下的热力状态参数称为静参数，如静压P、静温T、静密度ρ和静焓h等。当流速被滞止为零时的状态称为滞止状态。滞止状态的热力参数称为滞止参数或总参数，通常用下角标“0”表示。如总压P0、总温T0和总焓h0等。 滞止状态可以是真实存在的，可以是假想的。如气罐中的气体状态便是真实存在的滞止状态，气罐内的压力为总压P0，温度为总温T0。对实际流动，可由流动马赫数M及静参数P、ρ和T推算出当地的滞止状态参数P0 , ρ0和T0。这个滞止状态便是假想的。 §2.4 气 体 的 流 动 2.4.4 可压缩流动 滞止状态、总参数与静参数的关系 §2.4 气 体 的 流 动 2.4.4 可压缩流动 临界状态、壅塞现象 气流流速达到当地音速时的流动状态为临界状态。处于临界状态的截面称为临界截面。临界截面上的静压与总压之比称为临界压力比。 当M=1时，临界压力比为0.528 压缩空气通过收缩管或拉瓦尔管、在最小截面处达到音速时，若上游的压力和温度保持一定，无论怎样降低管道下游的压力，通过管道的质量流量都不会增大的现象，称为壅塞现象。 §2.4 气 体 的 流 动 2.5.1 气动系统中的流量 在气动系统的设计和选型过程中，流过阀口和管路的流量是一个很重要的参数。那么这个流量是如何计算的？ 首先理解气体等熵通过渐缩喷管时的流量。 借鉴气体等熵通过渐缩喷管的流量公式给出流过气动元件的流量公式。 对应不同的过流能力表示方法，给出相应的流量公式。 §2.5 气体的流量及过流能力 2.5.1 气动系统中的流量 流量分为质量流量和体积流量 在这里给出的流量公式均为质量流量。体积流量和压力有关，常用的是标准状态下的体积流