粘性系数的获取方法：试验；查流力手册；经验公式
混气的粘性系数即速度梯度
➢ 有多种气体组成的混合气体
Xi Mi i Xi Mi
➢ 速度梯度
dV d dy dt
意义为剪切变形角速度
基本概念
➢ 附面层（边界层）的概念 ➢ 理想流体
各种流体的切应力的斜率
塑性流体 牛顿流体 涨塑性流体 假塑性流体
➢ 譬如看看河中的流水，观察水面上漂浮的树叶等物的 速度差别可以发现靠岸处的水流就比河中心的水流慢 些。这是典型的粘性影响.
➢ 摩擦盘也是粘性力在起作用。
粘性产生的物理原因
➢ 分子不规则运动的动量 交换
➢ 分子间的吸引力
y
v≈v∞
v∞
F
δ
F
牛顿内摩擦定律
F dV S dy
dV dy
➢ 上式适合于流体作层状运动的情况； ➢ 当dV/dy=0，或 =0时, =0； ➢ 切应力的方向为：当流体层被快层带动时，
的方向与运动方向一致，当流体层被慢层阻 滞时，的方向与运动方向相反。 ➢ 上式称为牛顿内摩擦定律。遵守牛顿内摩擦 定律的流体称为牛顿流体，如水、空气和气 体等本质上都是牛顿流体；明胶，沥青等为非牛顿 流体。
被激发，但是化学反应还末开始， Cp, Cv， k 是温度的函数，Cv= Cv( T) , Cp = Cv+R= Cp ( T) ➢ 空气2000 < T <9000度时 氧分子和氮分子先后产生离解；此外空气还产生化 学变化 ➢ T>9000度，会发生电离。
完全气体比热比的变化
Cv R
k 1.4
k k(T )
气体动力学基础
国家重点教材配套教学课件
西 北 工 业 大 学 动 力 与 能 源 学 院
掌握知识，轻松学习！
引言
➢气体动力学发展的四大阶段
第一阶段（气体动力学 的基础阶段）
➢ 工程应用背景 ：蒸汽机和爆炸技术 ➢ 1870年郎金——雨贡纽导出了激波关
系 ➢ 1882年瑞典工程师发明了拉伐尔喷管 ➢ 1887年马赫导出了马赫角关系 ，之后
影响粘性系数因素
➢ 与流体有关
➢ 与温度有关：液体：T升高，粘性系数减小；
➢
气体：T升高，粘性系数增大；
➢ 与压强有关：P不很高时，影响小，可忽略；
P很高时，需要考虑影响。

对液体，按下式修正;
e p
p
0
液压用油 ＝1/432
0 是压强为0.1013MPa时的粘性系数； p 是压强为p时的粘性系数;
➢作业 10分 ➢期末考试 80分 ➢平时成绩：10分（课堂主动发言
者，酌情加分，累计最高10分）
《气体动力学基础》参考书
➢ 流体力学｛美｝W.F.修斯 J.A. 布赖顿著
➢ 气体动力学基础 潘锦珊 主编
➢ 热力学与气体动力学基础 王新月 主编
➢ 流体力学基础
邢宗文 主编
➢ MODERN COMPRESSIBLE FLOW
600K
T 2000K
完全气体
➢ 量热完全气体 ➢ 热完全气体
k, Cp, Cv 为常数； k k ( T ) ,C p C p ( T ) ,C v C v ( T )
两种发动机的比较
强大的工具—CFD
数值模拟
管内流动非定常虚拟演示 ➢马赫数 ➢压强
第一章流体的基本属性
➢ 1.1 流体的基本属性 ➢ 1.2 流体的压缩性与膨胀性 ➢ 1.3 流体的粘性 ➢ 1.4 高温气体的属性 ➢ 1.5 流体的导热性
§1.1 流体的基本属性
连续介质模型
➢ 定义:把气体看作是连绵不断地充满整个空间 的、不留任何空隙的连续介质。
dv/dy
§1.3流体的导热性
• 导热的三种方式：热传导；热对流；热辐射
傅立叶定律
q T
n
(w m 2)
式中，n 是表面的法线方向
T n 是沿法线方向的温度梯度
是导热系数
§1.4高温气体的属性
➢ 当T<600 800度时，空气可以认为是完全气体。 ➢ 2.600K 800K < T < 2000K时，分子振动自由度
分子间隙
连续介质
§1.2 流体的粘性
➢ 虚拟演示
粘性演示
PLAY
➢ 定义：在流动的流体中，如果各流体层的流速 不相等，那么在相邻的两流体层之间的接触面 上，就会形成一对等值而反向的内摩擦力（或 粘性阻力）来阻碍两气体层作相对运动。即流 体质点具有抵抗其质点作相对运动的性质，就 称为流体的粘性。
粘性举例
➢ 1935年召开讨论了关于“航空中的高速 流动问题”的学术大会，表明了流体力 学先驱者对高速问题的关注和重视。之 后，由于以喷气飞机、涡轮喷气发动机、 火箭发动机等为背景的工程问题发展的 需求，将空气动力学与热力学相结合， 这个时期为气体热力学的发展阶段，其 特点是在完全气体假设下的气体动力学 理论和实验逐渐成熟。
最早推导出激波的科学家
朗金
流体运动的旋转和速度势概念的 起源
• 斯托克斯与亥姆霍兹
《气体动力学基础》的内容简介
➢1.流体的基本属性及热力学特性 ➢2.流体所遵循的运动规律 ➢3.流体与流体，流体与物体之间的
相互作用（作用力）
本课程的特点
➢理论性强 ➢概念多 ➢内容多 ➢公式多
教学要求及考核方式
第四阶段：气体热化学和CFD的发
展阶段（20世纪50年代末至今）
➢ 为了解决航天飞行器、高速飞行器的气动力 和气动热问题，解决高温流动问题，必须将 化学热力学、空气动力学、化学动力学及统 计物理学等相结合。其研究背景为空间技术 和战略武器。目前高超声速飞行器的研究仍 然是世界各国研究的热点．计算流体动力学 的发展以惊人的速度取得了举世瞩目的成就。 因而可以借助计算机解决历史上遗留下来的 一些难题，从而进一步解决与目前发展相适 应的一系列复杂问题．
John D. Anderson ,Jr.
几种构形的发动机 及其工作原理
涡轮喷气发动机：进气道．压气 机．燃烧室．涡轮．尾喷管
各部件的作用：
涡轮风扇发动机 ➢一路通过内涵道的压气机．燃烧 室．涡轮．尾喷管 ➢另一路通过外涵风扇．外涵尾喷管
脉冲爆震发动机:应用于火箭、应用于飞机
冲压发动机： 进气道，燃烧室．尾喷管
斯托道拉、普朗特和迈耶先后实验研 究了拉伐尔喷管的流动特性。
第二阶段（可压缩流体动力学 的发展阶段）
➢ 1908年普朗特和迈耶提出了激波和膨胀 波理论
➢ 1910年瑞利和泰勒研究得出了激波的不 可逆性；
➢ 1933年泰勒和马科尔提出了圆锥激波的 数值解
第三阶段：气体热力学的发展阶 段（20世纪30年代中50年代末）