TZM5227B-GS08当气流流过平板时,在板面上,气流速度为零,愈靠外流速愈大,直到离开板面一段距离的地方,u1流速度才与未扰动的气流速度没什么显著的差别。平板附近气流速度出现这样的分布正是气体黏性的表现。黏性使直接接触板面的一层气体完全贴在静止的板面上,和板面没有相对运动。通常将靠近物体表面附近速度梯度很大的一薄层气体称为附面层(见图1-2)。

流体的流动分为层流和紊流两种状态。雷诺数用于表示流体惯性力与黏性力之比:

∞ν-Δu=△v

图1-2 附面层内的速度分布

Re=pvD/u

式中:Re一雷诺数;

p一流体的密度;

v一平均速度;

D一特征尺寸;

u―流体的动力黏性系数。

雷诺数较小时,流体做层流流动;雷诺数较大时,流体做紊流流动。由层流变为紊流或由紊流变为层流时的雷诺数称为临界雷诺数。光滑管内流动的临界雷诺数为2300连续方程气体在流动过程中遵守质量守恒、牛顿运动定律、能量守恒和转换定律。

将质量守恒定律应用于运动流体所得到的数学关系式称为连续方程。一维定常流积分形式的连续方程为:p1A1v1=p2A2v2=常数

式中:p一密度;

A―面积;

o―速度动量方程.

动量是质量和速度的乘积。动量方程是将牛顿第二定律应用于运动流体所得到的数学关系式。对于一个确定的体系可表述为,在某一瞬间体系的动量对时间的变化率等于该瞬间作用在该体系上所有外力的合力。

△02f=gm2v2 -gm1°1

式中:gm―流体的质量流量。

上式说明,在定常流中,作用在控制体内流体上全部外力的合力等于单位时间流出和流入该控制体的流体在该方向的动量之差。

伯努力方程,能量守恒与转换定律应用于运动流体所得到的数学关系式。不可压流的伯努力方程比容的倒数即单位容积气体的质量称为气体的密度,以p表示p=m,u/y

压力:气体的压力是气体分子对容器壁作用力的结果。在物理学上一个大气压是指在海平面标准状态下的大气压力,其值等于760mmHg或等于101325Pa。静压是气体或液体在静止时的压力;气体或液体的总压是静压和速度引起的冲压压力之和。

温度:温度和压力一样是气体的一个宏观的量,温度的数值与气体分子平均直线运动动能成正比。温度的数值表示法称为温标。摄氏温标选用标准大气压下水的两相点(冰水混合物)为0°,沸点为100°。华氏温标选用标准大气压力下水的两相点为32°,沸点为212°。华氏和摄氏温度之间的关系是:

℃=(T-32)×5/9

°Fu=9/5℃ +32

如果以-273℃作为温度的坐标原点,即把-273℃作为绝对温度0°,摄氏0°作为绝对温度273°,这种温度坐标称为绝对温度坐标,以K表示r(K)=t℃+273

温度有静温和总温,静温是气体或液体中热的测量;总温是气体或液体中能量的测量。

如果气体或液体是静止的,能量由温度代表,静温等于总温。然而如果气体或液体在运动,仅部分能量是热的形式,其余的能量表现为速度。

理想气体的状态方程,只有当气体压力不太大和温度不太低的时候,才可以近似地把气体看作理想气体,这时候可以忽略气体分子本身的体积和分子间的引力。

对于1kg质量的气体,理想气体状态参数之间的一般关系式即理想气体状态方程:pv=RT

式中R称为气体常数,表示刀与r之间的比例系数。R的数值只决定于气体的种类而不随气体的状态变化。气体常数的法定计量单位是J/(kg・K)。空气的气体常数为287.06J/(kg・K)。

其他气体的气体常数可用下式计算R=8314/ur

物质的量称为摩尔,u1f为气体的摩尔质量,法定计量单位为kg/mol(千克/摩尔)。氧气的摩尔质量为32kg/kmol(千克/千摩尔);氮气的摩尔质量为28kg/kmol(千克/千摩尔);二氧化碳的摩尔质量为44kg/kmol(千克/千摩尔)。

对于mkg的完全气体:P/u=u-Rr