空氣狀態(tài)參數(shù)變化與氣流流動特性主講人：徐峰《飛行原理》目錄contents01.高速飛行中，空氣狀態(tài)參數(shù)的變化02.氣流流動的加速、減速特性高速飛行中，空氣狀態(tài)參數(shù)的變化運(yùn)動流體具有的能量包括宏觀的機(jī)械能和流體系統(tǒng)具有的內(nèi)能。對于完全氣體，系統(tǒng)的內(nèi)能就是分子微觀熱運(yùn)動所具有的動能。氣體的溫度表明了氣體分子不規(guī)律熱運(yùn)動平均速度的大小，所以完全氣體的內(nèi)能只是氣體溫度的函數(shù)?？諝鉅顟B(tài)參數(shù)的變化馬赫數(shù)Ma的大小不但標(biāo)志著空氣可壓縮性的大小，而且還表示著單位質(zhì)量氣體的動能和內(nèi)能之比，即：式中：υ2/2是單位質(zhì)量的流體具有的動能；Cv是定容比熱容；T是流體的熱力學(xué)溫度，CvT表示單位質(zhì)量流體具有的內(nèi)能；γ是絕熱指數(shù)，對于完全氣體γ=1.4。高速飛行中，空氣狀態(tài)參數(shù)的變化(υ/2)/CVT=(γ(γ-1)/2)×Ma22高速飛行中，空氣狀態(tài)參數(shù)的變化所以，在低速定常理想絕熱流中，不但忽略了空氣的可壓縮性一空氣的密度保持不變；也忽略速度變化帶來的流體溫度和內(nèi)能的變化一空氣的溫度也保持不變。從上式中可以看到：流體具有的動能與內(nèi)能之比和飛行馬赫數(shù)Ma的平方成正比。也就是在低速定常理想絕熱流中，空氣的密度ρ和溫度都不隨著氣流速度的變化而變化。這樣得出了表示流體動能與壓力能互相轉(zhuǎn)換并守恒的伯努利方程。高速飛行中，空氣狀態(tài)參數(shù)的變化在高速飛行中，不但空氣的可壓縮性明顯地表現(xiàn)出來，而且流體動能和內(nèi)能的比值也大大增加，速度的變化導(dǎo)致流體溫度和內(nèi)能的變化也不能忽略。這樣流體內(nèi)能的轉(zhuǎn)換也應(yīng)該包括機(jī)械能和內(nèi)能之間的轉(zhuǎn)換。高速飛行中，空氣狀態(tài)參數(shù)的變化由此可以得出：速度增加時，壓力、密度、溫度、聲速都減小，馬赫數(shù)增加；在這個過程中，部分壓力能和內(nèi)能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽到y(tǒng)具有的總能量保持不變。速度減小時，壓力、密度、溫度、聲速都增大，馬赫數(shù)減?。辉谶@個過程中，部分動能轉(zhuǎn)變?yōu)閴毫δ芎蛢?nèi)能，但系統(tǒng)具有的總能量也保持不變。氣流流動的加速、減速特性氣流低速流動時，不考慮空氣的可壓縮性(ρ為常數(shù))，得出氣流流速與流管截面面積成反比的簡單關(guān)系。氣流流動特性如果考慮空氣的可壓縮性，氣流的流速減慢，靜壓就要升高，流體的密度就要變大，這時在質(zhì)量守恒定律的約束下流管截面面積如何變化就變得比較復(fù)雜了。氣流流動的加速、減速特性如表所示，給出了空氣密度和流管截面面積隨氣流流速變化而變化的情況。流速、空氣密度、流管截面積的關(guān)系氣流Ma數(shù)0.20.40.60.81.01.21.41.6流速增加的百分比（△υ/υ）皆為1％空氣密度變化的百分比（△ρ/ρ）-0.04％-0.16％-0.36％-0.64％-1％-1.44％-1.96％-2.56％流管截面面積變化的百分比（△A/A）-0.96％-0.84％-0.64％-0.36％00.44％-0.96％-1.56％氣流流動的加速、減速特性收縮的流管可以使亞聲速氣流加速，但卻得不到超聲速氣流。為了使亞聲速氣流加速到超聲速，必須使用先收縮后擴(kuò)張的流管。亞聲速氣流先在流管的收縮部分加速，并在流管的最細(xì)部位（流管的喉部）達(dá)到聲速，然后在流管的擴(kuò)張部分繼續(xù)加速成為超聲速氣流。這種形狀的流管