1、 流體的可壓縮性不能忽略:當流場中流體的運動速度很高，壓差或密度變化顯著時，就必須考慮壓縮性對流動的影響。 氣體（空氣）動力學氣體（空氣）動力學 ：研究可壓縮流體的流動規律及：研究可壓縮流體的流動規律及其在工程中應用的科學。其在工程中應用的科學。l 在可壓縮流體中，壓力擾動的傳播要一定的時間，但在在可壓縮流體中，壓力擾動的傳播要一定的時間，但在不可壓縮流體中是在瞬間完成的，這就是可壓縮流體與不可不可壓縮流體中是在瞬間完成的，這就是可壓縮流體與不可壓縮液體的本質區別。壓縮液體的本質區別。一、一、 熱力學系統及熱力學狀態熱力學系統及熱力學狀態 1.熱力學系統熱力學系統在分析熱力學問題時，選取某些確

2、定的物質或某個確定空在分析熱力學問題時，選取某些確定的物質或某個確定空間中的物質作為研究對象，并稱它為間中的物質作為研究對象，并稱它為熱力學系統，簡稱系統。熱力學系統，簡稱系統。與熱力學系統有關的周圍物體稱為與熱力學系統有關的周圍物體稱為外界外界。 2、熱力學狀態、熱力學狀態在某一指定的瞬間，熱力學系在某一指定的瞬間，熱力學系統所處的狀態，稱之為熱力學統所處的狀態，稱之為熱力學狀態，簡稱狀態，它是系統所狀態，簡稱狀態，它是系統所具有的物理特性的總的表現。具有的物理特性的總的表現。二、狀態參數狀態參數是指熱力系全部宏觀性質的集合。而從各個不同方面描寫這種宏觀狀態的物理量就是狀態參數。狀態參數由熱

3、力系的狀態確定，而與達到該狀態的變化路徑無關。熱工學中常用的狀態參數：壓力、密度、溫度、內能、焓和熵。1.溫度 T（K）溫度是描述物體冷熱程度的一個狀態參數。從分子運動論的觀點看，溫度標志大量分子熱運動的強烈程度。2.內能內能是指組成熱力系的大量微觀粒子本身所具有的能量（它不包括熱力系宏觀運動的能量和外部場作用的能量）。在工程熱力學中 內能 u=cvT3.焓焓焓焓是一個組合的狀態參數，即是一個組合的狀態參數，即h=u+p/J/kg二、狀態參數（續）二、狀態參數（續）4.熵 若從外界向一個系統加熱，加入到系統中的熱量并不是一個狀態參數，因為加入的熱量與加熱的過程有關。 例如，保持氣體的容積不變加

4、入的熱量全部成為氣體內能的增量，最后表現為溫度的升高。若保持氣體的壓力不變則加入的熱量一部分成為內能，另一部分為氣體的膨脹功。所以要加熱到同樣的溫度，顯然定壓下加入的熱量比較多。因而熱量并不是狀態參數，但是熱量增量與溫度之比卻是一個狀態參數，稱為熵。ddqsT二、狀態參數（續）二、狀態參數（續）三、比熱容 單位質量的氣體，溫度升高（或降低）1所需加入（或放出）的熱量稱為氣體的比熱容，用符號c表示。比熱容的單位是J/(kgK）。在容積不變時比熱容，稱為比定容熱容，用cv表示。在壓強不變時比熱容，稱為比定壓熱容，用cp表示。假設：假設：1.1.流體是可壓縮的流體是可壓縮的2.2.忽略流體的粘性忽略

5、流體的粘性3.3.流動過程是等熵的流動過程是等熵的4.4.忽略流體的重力忽略流體的重力一、連續性方程一、連續性方程ddd0vAvA二、能量方程二、能量方程三、運動方程三、運動方程四、封閉方程四、封閉方程一、微弱擾動的一維傳播（續）一、微弱擾動的一維傳播（續）222pT111pTcdvc11()()0dcdv AcA選用與微弱擾動波一起運動的相對選用與微弱擾動波一起運動的相對坐標系為參考坐標系坐標系為參考坐標系連續方程連續方程1cddv111()()cA cdvcppdp A動量方程動量方程1cdvdp()sdpcd一、聲速一、聲速 聲音傳播的速度，即微弱擾動波傳播的速度。聲音傳播的速度，即微弱

6、擾動波傳播的速度。 聲音是由微弱壓縮和微弱膨脹波交替組成的。聲音是由微弱壓縮和微弱膨脹波交替組成的。()sdpcdVdpdpKdVd Kc流體流體()sdpcd/kpconstpckkRT完全完全氣體氣體pRT空氣空氣340.3/ckRTm s一、聲速（續）一、聲速（續） 在相同溫度下，不同介質中有不同的聲速。在相同溫度下，不同介質中有不同的聲速。 流體中的聲速是狀態參數的函數。流體中的聲速是狀態參數的函數。流體可壓縮性大，聲速低；流體可壓縮性大，聲速低； 流體可壓縮性小，聲速高。流體可壓縮性小，聲速高。 在同一氣體中，聲速隨著氣體溫度的升高而在同一氣體中，聲速隨著氣體溫度的升高而增高，并與氣

7、體熱力學溫度的平方根成比例。增高，并與氣體熱力學溫度的平方根成比例。 二、馬赫數二、馬赫數氣體在某點的流速與當地聲速之比。氣體在某點的流速與當地聲速之比。vMac亞聲速流亞聲速流1Ma 聲速流聲速流1Ma 超聲速流超聲速流1Ma 微弱擾動在空間的傳播1.氣體靜止不動（v=0）球面傳播球面傳播靜止氣體中傳播無界靜止氣體中傳播無界各向對稱傳播各向對稱傳播 微弱擾動在空間的傳播2.氣流為亞聲速的直線均勻流（vc ） 流動方向：流動方向：v+c2c逆流方向：逆流方向：v-c0 傳播有界傳播有界包絡圓錐面內包絡圓錐面內 馬赫錐馬赫錐馬赫錐 在超聲速流中，微弱擾動波的傳播是有界的，界限就是在超聲速流中，微

8、弱擾動波的傳播是有界的，界限就是馬赫錐。馬赫錐。馬赫角馬赫角：馬赫錐的半頂角，馬赫錐的半頂角，即圓錐的母線與來流速度方向即圓錐的母線與來流速度方向之間的夾角。之間的夾角。1sincvMa11sin ()Ma倘若產生微弱擾動的是一根無限長的直的擾動線，則微弱擾動將以圓柱面波的形式以當地聲速向外傳播。當來流的速度變化時，同樣會出現類似于微弱擾動波的四種傳播情況。這時，原來的馬赫錐成為馬赫線（也稱馬赫波）l倘若氣流是非直勻的超聲速流，即流線是彎曲的，流動參倘若氣流是非直勻的超聲速流，即流線是彎曲的，流動參數也是不均勻的，則當一個微弱擾動波發生之后，它不僅數也是不均勻的，則當一個微弱擾動波發生之后，它不僅隨氣流沿著彎曲