1、EXIT飞机空气动力学 授课人 :飞行器工程学院 史卫成EXIT第 7章 高速可压流动基础 飞机空气动力学7.1 热力学基础 7.2 声速和马赫数7.3 高速一维定常流 7.4 微弱扰动的传播区 ,马赫锥7.5 膨胀波 7.6 激波7.7 可压流边界层 7.8 激波与边界层的干扰 重点： 激波 难点： 膨胀波EXIT高速飞行的特点v 激波阻力（波阻）v 声障（音障）v 低速、亚音速和超音速流动的区别第 7章 高速可压流动基础EXIT7.1 热力学基础知热力学基础知识识7.1.2 热力学第一定律：内能和焓7.1.3 热力学第二定律：熵7.1.1 热力学的物系7.1.4 气体的状态方程，完全气体和
2、真实气体EXIT7.1.1 热力学的物系 2 物系与外界关系 : 隔热体系 :无物质交换 ,无能量交换 ; 封闭体系 :无物质交换 ,有能量交换 ; 开放体系 :有物质交换 ,有能量交换 . 1 热力学体系 :用热力学去处理的客体是和周围环境的其他物体划分开的一个任意形态的物理体系 (物系 ). 这个体系的尺寸是宏观的 .高速流中遇到的情况，绝大多数属于隔绝体系和封闭体系。 第 7章 高速可压流动基础EXIT7.1.2 热力学第一定律 :内能和焓1、状态方程与完全气体假设热力学指出：任何气体的压强、密度、绝对温度不是独立的，三者之间存在一定的关系。函数称为状态方程。该方程的具体表达形式与介质种
3、类、温度、压强的不同有关。一个物系的压强、密度、温度都是点的函数，彼此之间存在一定的函数关系，但和变化过程无关，代表一个热力学状态。p,T,r,u， h代表热力学状态参数，两个热力学参数可以确定一个热力状态，如果取自变量为 T,r，其它状态变量关系为 :7.1 热力学基础EXIT7.1.2 热力学第一定律 :内能和焓2、内能、焓气体内能是指分子微观热运动（与温度有关）所包含的动能与分子之间存在作用力而形成分子相互作用的内部位能之和。对于完全气体而言，分子之间无作用力，单位质量气体的内能 u仅仅是温度的函数。在热力学中，常常引入另外一个代表热含量的参数 h（焓）：由于 表示单位质量流体所具有的压
4、能，故 焓 h表示单位质量流体所具有的 内能 和 压能 之和。 焓的微分 :表示气体焓的增量等于内能增量、气体膨胀功与压强差所做的功之和。7.1 热力学基础EXIT7.1.2 热力学第一定律 :内能和焓3、热力学第一定律 热力学第一定律 是能量守恒定律在热力学上的具体应用。其物理意义 是：外界传给一个封闭物质系统的热量等于该封闭系统 内能的增量 与 系统对外界所做机械功 之和。对于一个微小变化过程，有 这是静止物系的热力学第一定律。其中， dV表示物系的体积变量， p表示物系的压强。如果用物系的质量去除上式，就变成单位质量的能量方程。 单位质量流体的能量方程 ： 其中，密度的倒数是单位质量的体
5、积。表示外界传给单位质量流体的热量 dq等于单位质量流体内能的增量与压强所做的单位质量流体的膨胀功。7.1 热力学基础EXIT热力学第一定律流动物系的 能量守恒定律 :(绝热过程:dq=0) 与静止物系的能量方程相比，流动物系的能量方程多了两项，其中一项是 表示流体微团在体积不变的情况下，由于压强变化引起的功（流体质点克服压差所做的功）；另一项是流体微团的宏观动能变化量。即：7.1 热力学基础EXIT4、热力学过程（ 1）可逆与不可逆过程在热力学中，如果将变化过程一步一步倒回去，物系的一切热力学参数都回到初始状态，且外界状态也都复旧，这样的过程则是 可逆过程 ，否则是 不可逆过程 。（如高温向低温传热，机械功通过摩擦生热都是不可逆过程）可逆过程也称为 准静态过程 ，或连续的平衡态过程 。（ 2）绝热过程与外界完全没有热量交换，即 dq=0，称为 绝热过程 。（ 3）等容过程、等压过程、等温过程、绝热过程在热力学中，内能 u是状态的函数，而 q不是状态函数。因为其中的压力膨胀功不仅决定于过程的起点和终点，与变化过程有关。7.1 热力学基础
