处
6. 激波（shock wave ）

概述：
超声速气流中的强压缩波。气体中微弱扰动是以当地音速向四周传播的。 飞行器以亚音速飞行时，扰动传播速度比飞行器飞行速度大，所以扰动集中不起来， 这时整个流场上流动参数（包括流速、压强等）的分布是连续的。而当飞行器以超音 速飞行时，扰动来不及传到飞行器的前面去，结果前面的气体受到飞行器突跃式的压 缩，形成集中的强扰动，这时出现一个压缩过程的界面，称为激波。激波是微扰动 （如弱压缩波）的叠加而形成的强间断，带有很强的非线性效应。经过激波，气体的 压强、密度、温度都会突然升高，流速则突然下降。压强的跃升产生可闻的爆响。如 飞机在较低的空域中作超音速飞行时，地面上的人可以听见这种响声，即所谓音爆。

激波损失：
气体经过激波时，速度和温度都发生突跃变化，粘性和导热作用很大。 在气体温度很高，激波很强的情况下，甚至气体的热力学平衡状态也会遭到破坏。这 种破坏过程是不可逆过程，按热力学第二定律，气体的熵增加，同时有很大一部分机 械能转化为热能，这就是所谓激波损失。在超声速流动中，一般总会产生激波。对于 作超声速运动的飞行器，激波的出现会引起很大的阻力；对于超声速风洞（见风洞）、 进气道和压气机等内流设备，在气流由超声速降为亚声速时出现的激波，会降低风洞 和发动机的效率。所以，减弱激波强度以减小激波损失是实际工作中的一项重要课题。
第三定律 ：
你无法在低于-273.15摄氏度的温度下变得更冷——这一温度被称为绝对零度。
一 个典 型 的 热 力 学 系 统
1.1.3 气体动力学基础

气体动力学：
研究气体在流动过程中，气体与气体，气体与固体之间相互作用所遵循 的规律以及参数变化的规律。

几个概念： 气体压缩性 界雷诺数 黏性 层流 紊流 雷诺数 临
燃气涡轮发动机
（ME-TA , TH ）
主讲：刘成英
第一章：基础知识和工作原理
1.1 1.1.1 基础知识 力学基础 1. 物质
电子 原子 质子 分子 中子 物质
问：水分子式H2O表示什么？
水分子图
物态：
气态 液态 固态
相变：
物质由一种物态向另一种物态转变
几个概念：
汽化 饱和蒸汽压 相对湿度 绝对湿度
3. 理想气体的状态方程
1.在任何温度和任何压强下都能严格遵循气体实验定律的气体叫理 想气体。 2. 理想气体的状态方程为： p1v1/T1=p2v2/T2=R 3. 一定质量的气体在压强不变的情况下，它的体积与热力学温度成 正比。
4. 功和热
W=Fs （功是力和沿着力的方向所移动的距离的乘积） p=w/t （单位时间内所做的功称为功率）
在同一直线上，大小相等，方向相反。表达式 F=-F'
4. 常见的力 4.
重力： W=m×g W ：重力 m ： 质量 g ：重力加速度
弹力： F=k×χ F ：弹力 k ：弹簧刚性 χ ：位移
摩擦力 ：静摩擦力 滑动摩擦力：f =μN N：正压力 μ：动摩擦因数
1.1.2 热力学基础


p + ƿv2/2 = 常数 （p*）
不可压流中任意一点流体的静压与动压之和保持不变
5. 音速
音速与气体状态参数之间的关系： a =
kRT
a = dp / d
k ：比热比； R ：气体常数； T ：气体静温； p ：静压; ῤ : 密度；
马赫数：流场中任一点处的流速v与该点处气体的音速a的比值，叫该点 气流的马赫数，用Ma表示，即 Ma = v/a 亚音速流动：Ma 《1.0 临界状态：Ma =1.0 音速流动：Ma =1.0 超音速流动：Ma》1.0
1.
热力学概念
系统 外界 平衡态 热力循环


2.
基本状态参数
温度T 压力p 比容v等 （V：气体的容积 m：气体的质量） m：气体的质量） 比容v=V/m
气体密度ρ =m/V （V：气体的容积


摄氏温度与华氏温度的关系：
°C=（°F－32）×5/9
°F=9/5°C+32
绝对温度坐标 ： T（K）=t°C+273

Re=ρνD/μ Re： 雷诺数 ρ：流体密度 ν：平均速度 D：特征尺寸
μ： 流体的动力黏性系数

连续方程：
ρ1A1ν1=ρ2A2ν2=常数
ƿ：气体密度 A：面积 v： 速度
3. 动量方程：
∑F=qm2v2―qm1v1 qm : 流体的质量流量 动量是质量和速度的乘积 4. 伯努力方程
5. 热力学定律


第一定律:
能量是永恒的，他不会被谁制造出来，也不会被谁消灭。但是热能可以给 动能提供动力，而动能还能够再转化成热能。 Q=ΔU+A 解释 ：内能的增量ΔU应等于在此过程中外界对系统传递的热量 Q 和系统 对外界作功A之差


第二定律：
热永远只能由热处传到冷处（在自然状态下）。
概念： 熔点
升华
相变曲线
结晶
AD:汽化曲线 BD：熔解曲线 CD：升华曲线
p B 液A固ຫໍສະໝຸດ C OD汽 T
2. 空气的主要成分
氮气（N₂），占容积百分比78.03% 氧气 （O₂），占容积百分比20.99% 氩气（Ar），占容积百分比0.98%
什么是燃气？
空气与燃料进行燃烧后的气体产物
3. 运动
机械运动：速度 V=S/t 加速度a= ⊿v ／ ⊿t 运动定律：牛顿三大定律 牛顿第一定律（惯性定律）：任何一个物体在不受外力或
基本分类：
激波就其形状来分有正激波、斜激波。在超声速来流中，尖头体头部通常形成附 体激波，在钝头体前部常形成脱体激波。
人们在实践中发现，在飞行速度达到音速的十分之九，即马赫数M0.9空中时速约 950公里时，局部气流的速度可能就达到音速，产生局部激波，从而使气动阻力剧 增。要进一步提高速度，就需要发动机有更大的推力。更严重的是，激波能使流经 机翼和机身表面的气流，变得非常紊乱，从而使飞机剧烈抖动，操纵十分困难。同 时，机翼会下沉、机头往下栽；如果这时飞机正在爬升，机身会突然自动上仰。这 些讨厌的症状，都可能导致飞机坠毁。这就是所谓“音障”问题。由于声波的传递 速度是有限的，移动中的声源便可追上自己发出的声波。当物体速度增加到与音速 相同时，声波开始在物体前面堆积。如果这个物体有足够的加速度，便能突破这个 不稳定的声波屏障，冲到声音的前面去.突破音障时，由于物体本身对空气的压缩无 法迅速传播，逐渐在物体的迎风面积累而终形成激波面，在激波面上声学能量高度 集中。这些能量传到人们耳朵里时，会让人感受到短暂而极其强烈的爆炸声，称为 音爆(Sonic Boom)。
受平衡力的作用时（Fnet=0），总是保持静止状态或匀速直线运动状态， 直到有作用在它上面的外力迫使它改变这种状态为止。
牛顿第二运动定律 ：物体的加速度跟物体所受的合外力成
正比，跟物体的质量成反比，加速度的方向跟合外力的方向相同。 公式：F合=ma 或 M=J×dω/dt
牛顿第三运动定律：两个物体之间的作用力和反作用力，