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动量传输（流体力学）课堂研讨课题1.飞机机翼为何要除冰?2.楼房供水系统如何设计?3.高炉和转炉水冷却系统如何设计？4.冰箱原理和流体系统改进建议. 5.集中空调和分散空调的效果和利弊分析.6.新一代钢铁工业主反应器的改良性和革命性设计: 高炉  转炉  电弧炉  精炼炉  烧结机  焦化炉 轧钢炉 7.楼房供暖系统如何设计?  中外专家讲课内容： 第六章 可压缩气体的流动（只对气体） 6.1基本概念 6.2理想气体一维稳定绝热流动的基本方程 6.3一维稳定等熵流动的基本特性 6.4 理想气体在变截面管中的流动（超音速的产生） 另：高压气体的流出等略。 问题：1 为什么氧气瓶大量外排氧气后，瓶口会结霜？ 2 高压、等截面管中气体流动的规律有什么特点？ 用途：转炉高压氧枪，高压气体管内流动，孔口流出速度，抽真空，物料气力输送等。 前面的讨论对液体和低速低压运动的气体是适用的。当气体的流动速度很高或压力足够高时，必须按可压缩气体来处理。（另有一种气体未涉及：稀薄气体） 6.1基本概念 音速与压缩性,马赫数 6.1.1音速与压缩性 广义“音速” 音速(声速)（1）声音的传播速度； （2）微弱扰动在介质中的传播速度。用字母a表示。 声音是以疏密波的形态由声源向远方传递。 A 音速在等直径管内的传播（向右产生一个微小速度 dv），一层一层传下去，在管中形成一个扰动面mn，以速度a向前推进。 未扰动的部分处于静止状态。 静止气体 A 将坐标系固定在扰动面mn上，即观察者随波面mn一起以速度a向右运动，气体相对于观察者从右向左流动，经过mn。取虚线范围为控制体。 动量方程为 A 说明:当不同的气体受到相同的dp作用时，密度变化dρ大者（即易压缩），则音速较小。 说明： 1、当不同的气体受到相同的dp作用时，密度变化dρ大者（即气体易压缩），则音速较小。所以，音速可作为表征气体压缩性的一个指标。 2、不可压缩流体，音速传播很快。只要在其中有压力扰动，就立即传播到各处。 相同的dp作用下,若dρ大. 气体易压缩 音速小 因扰动微小，被扰动的流体压力、温度、密度变化极小，因而扰动过程接近于可逆过程。 因扰动传播迅速，与外界来不及热交换，因而扰动过程认为是绝热。 扰动过程既可逆又绝热，即为等熵过程。 方法之一：理论推导方程。 R：气体常数， M：气体分子量 单原子:可k=1.67, 双原子(空气):1.4; 三原子分子(水蒸汽):1.33 说明： 1、气体的音速随气体的状态参数T变化而变化，若同一流场中各点的状态参数不同，则音速也不同，所以音速指的是流场中某一点在某一时刻的音素，称为当地音速。 2、音速与气体的种类有关，且与气体绝对温度的平方根成正比。对于不同的气体其音速是不同的。在常压下，15℃空气中的音速为340m/s ；而同样条件下空气中的音速是1295m/s。 6.1.2 马赫数 马赫数是判断气体压缩性对流动影响的一个准数，其定义为气体流速与当地音速的比值，即： 说明： 1、 相同马赫数具有相似的流场特性。 2、 根据马赫数的大小，气体流动分为： Ma1：不可压缩流动。 Ma1为亚音速流动； Ma=1为音速流动； Ma1为超音速流动 振动源的传播速度(气体流速) 振动波的传播速度(当地音速) 6.2理想气体一维稳定绝热流动的基本方程 6 .2.1连续性方程 6.2.2运动方程 欧拉方程 由于气体密度很小，质量力可略去。对于一维稳定流动，欧拉方程可变为： 将上式积分，得 将等熵过程关系式代入，得： 流速和压力表示的能量方程 流速和音速表示的 基本方程 对 变形 U表示单位质量气体的内能。 式中其余两项表示单位质量气体的压力能和动能。 物理意义：在气体一维稳定等熵流动中，任一截面上单位质量气体的内能、压力能和动能之和保持不变。 6.2.3能量方程 以流速和焓表示的能量方程. 理想气体一维稳定绝热流动的基本方程 T、P、ρ、v 等为气体流动过程任一截面上的气体特征参数。 为了很好的应用能量方程，引入气体运动过程中三个不变的参考状态 引入目的：由特定状态参数推断任意状态参数;