空气状态参数变化与气流流动特性飞行原理课件

空气状态参数变化与气流流动特性主讲人：徐峰《飞行原理》目录contents01.高速飞行中，空气状态参数的变化02.气流流动的加速、减速特性高速飞行中，空气状态参数的变化运动流体具有的能量包括宏观的机械能和流体系统具有的内能。对于完全气体，系统的内能就是分子微观热运动所具有的动能。气体的温度表明了气体分子不规律热运动平均速度的大小，所以完全气体的内能只是气体温度的函数。空气状态参数的变化马赫数Ma的大小不但标志着空气可压缩性的大小，而且还表示着单位质量气体的动能和内能之比，即：式中：υ²/2是单位质量的流体具有的动能；Cv是定容比热容；T是流体的热力学温度，CvT表示单位质量流体具有的内能；γ是绝热指数，对于完全气体γ=1.4。高速飞行中，空气状态参数的变化(υ/2)/CVT=(γ(γ-1)/2)×Ma22高速飞行中，空气状态参数的变化所以，在低速定常理想绝热流中，不但忽略了空气的可压缩性一空气的密度保持不变；也忽略速度变化带来的流体温度和内能的变化一空气的温度也保持不变。从上式中可以看到：流体具有的动能与内能之比和飞行马赫数Ma的平方成正比。也就是在低速定常理想绝热流中，空气的密度ρ和温度都不随着气流速度的变化而变化。这样得出了表示流体动能与压力能互相转换并守恒的伯努利方程。高速飞行中，空气状态参数的变化在高速飞行中，不但空气的可压缩性明显地表现出来，而且流体动能和内能的比值也大大增加，速度的变化导致流体温度和内能的变化也不能忽略。这样流体内能的转换也应该包括机械能和内能之间的转换。高速飞行中，空气状态参数的变化由此可以得出：速度增加时，压力、密度、温度、声速都减小，马赫数增加；在这个过程中，部分压力能和内能转变为动能，但系统具有的总能量保持不变。速度减小时，压力、密度、温度、声速都增大，马赫数减小；在这个过程中，部分动能转变为压力能和内能，但系统具有的总能量也保持不变。气流流动的加速、减速特性气流低速流动时，不考虑空气的可压缩性(ρ为常数)，得出气流流速与流管截面面积成反比的简单关系。气流流动特性如果考虑空气的可压缩性，气流的流速减慢，静压就要升高，流体的密度就要变大，这时在质量守恒定律的约束下流管截面面积如何变化就变得比较复杂了。气流流动的加速、减速特性如表所示，给出了空气密度和流管截面面积随气流流速变化而变化的情况。流速、空气密度、流管截面积的关系气流Ma数0.20.40.60.81.01.21.41.6流速增加的百分比（△υ/υ）皆为1％空气密度变化的百分比（△ρ/ρ）-0.04％-0.16％-0.36％-0.64％-1％-1.44％-1.96％-2.56％流管截面面积变化的百分比（△A/A）-0.96％-0.84％-0.64％-0.36％00.44％-0.96％-1.56％气流流动的加速、减速特性收缩的流管可以使亚声速气流加速，但却得不到超声速气流。为了使亚声速气流加速到超声速，必须使用先收缩后扩张的流管。亚声速气流先在流管的收缩部分加速，并在流管的最细部位（流管的喉部）达到声速，然后在流管的扩张部分继续加速成为超声速气流。这种形状的流管