可压不可压缩流体计算

1、ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE可压缩、不可压缩流体计算可压缩、不可压缩流体计算ADINA武汉代表处技术部2007.03.11ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE主要内容l 可压、不可压流基本概念及应用可压、不可压流基本概念及应用l 可压缩流一些基本理论可压缩流一些基本理论l 控制方程组及求解方法控制方程组及求解方法l 一些工程实例一些工程实例ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE可压、不可压流基本概念及应用ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE0dtd)(vtdtd迁移导数迁移导数当地导数当地导数全导数全导数不可压定义为密度的全

2、导数为0，并不能简单理解为均质流。不可压的概念ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE几乎包含了所有不属于可压缩空气动力学研究范围的问题：低速空气动力学问题水动力相关的液体流动（河流运动、海口污染）生物流体力学不可压缩流体的应用领域ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE可压是和不可压相对应的不可压缩流是可压缩流压缩性趋向于0的极限情况航空航天事业的飞速发展，使得空气动力学发展成为一门强大的学科，在某种程度上反而超过了孕育它成长的流体力学本身。可压缩流体的概念ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE可压缩流体主要应用于高速空气动力学领域外流问题：飞机、火箭、

3、导弹、超高速汽车内流问题：涡轮增压器汽车、轮船燃气轮机飞机、轮船 汽轮机热电、核电可压缩流体的应用领域ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE可压缩流一些基本理论ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE可压缩流一些基本理论l 音速音速l 马赫数马赫数l 膨胀波和激波膨胀波和激波l 气流的三种状态气流的三种状态ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE声音的传播是一种小扰动波，音速是指微弱扰动波在流体介质中的传播速度。连续性方程动量方程略去高阶微量，得AdtdvadaAdtdvadaAdvpAAdpp音速ADINAFOCUSED ON EXCELLENCEddp

4、a 音速定义式液体：EaddpE气体：视作等熵过程cpk微分：kRTpkadppkdp解得advdp得音速ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE讨论：（1）音速与本身性质有关（2）dpda1dpd /越大，越易压缩，a越小音速是反映流体压缩性大小的物理参数（3） TVpfTfa,当地音速（4）空气Ta2874 . 1KT288sma/340音速ADINAFOCUSED ON EXCELLENCEavM Ma1 超音速流动马赫数ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE 气体静止不动 气流亚声速流动 气流以声速流动 气流超声速流动 v马赫锥2(c)BcvoAv4v3vc4

5、cc2c3)(a0vcoc3c2c4c2v(d)v4v32vocvcBA马赫锥c3c4vo4(b)v23vccvc2vc3c4马赫角马赫角 MaMavc1sin1sin1 -微小扰动在空气中的传播马赫数ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE关于马赫数的一些概念关于马赫数的一些概念 Ma0.3，一般工程认为不可压 Ma1，飞机飞行出现音障 Ma3，飞机飞行出现热障 Ma1：所有波特征从上游向下游传播 Ma1：有一簇波特征从下游向上游传播定解条件ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE定解条件ADINAFOCUSED ON EXCELLENCE 进口边界条件：亚音进口给定四个（一般总温、总压、气流角）；超音进口给定五个（一般再给定速度大小或者静压）； 出口边界条件：亚音进口给定1个（一般给定静压）；超音进口不用给定，所有流场变量外推； 物面边界条件：有