2016-02-23 03:07:22

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流体在流动过程中,其密度变化可以忽略的流动,称为不可压缩流动。

基本信息

  • 中文名

    不可压缩流体

  • 外文名

    incompressibleflow

目录

折叠 编辑本段 简介

压缩性是流体的基本属性。任何流体都是可以压缩的,只不过可压缩的程度不同而已。液体的压缩性都很小,随着压强和温度的变化,液体的密度仅有微小的变化,在大多数情况下,可以忽略压缩性的影响,认为液体的密度是一个常数。 DΡ/DT=0的流体称为不可压缩流体,而密度为常数的流体称为不可压均质流体。

气体的压缩性都很大。从热力学中可知,当温度不变时,完全气体的体积与压强成反比,压强增加一倍,体积减小为原来的一半;当压强不变时,温度升高1℃体积就比0℃时的体积膨胀1/273。所以,通常把气体看成是可压缩流体,即它的密度不能作为常数,而是随压强和温度的变化而变化的。我们把密度随温度和压强变化的流体称为可压缩流体。

把液体看作是不可压缩流体,气体看作是可压缩流体,都不是绝对的。在实际工程中,要不要考虑流体的压缩性,要视具体情况而定。例如,研究管道中水击和水下爆炸时,水的压强变化较大,而且变化过程非常迅速,这时水的密度变化就不可忽略,即要考虑水的压缩性,把水当作可压缩流体来处理。又如,在锅炉尾部烟道和通风管道中,气体在整个流动过程中,压强和温度的变化都很小,其密度变化很小,可作为不可压缩流体处理。再如,当气体对物体流动的相对速度比声速要小得多时,气体的密度变化也很小,可以近似地看成是常数,也可当作不可压缩流体处理。

流体密度变化可以忽略的流动。真实流体都有程度不同的可压缩性。但液体一般被当作不可压缩流体,因为液体的密度只是在很高的压力下才有微小的变化。至于气体,尽管它的密度很容易随压力而发生变化,但在空气动力学中,气体的密度变化是否可忽略,要根据气体流动的马赫数来确定。例如,当飞行器的飞行马赫数低于0.3时,就可以完全忽略流动中的气体密度变化,而把流动看成不可压缩流动。因此,低速空气动力学就是研究不可压缩流体的流动规律和流体与飞行器相互作用的学科。当飞行马赫数超过0.3时,就须考虑密度变化的影响,这时,须把流动作为可压缩流动来处理,研究此领域内的问题是高速空气动力学的任务。

实际可压缩流动按马赫数Ma的大小(实际上就是反映密度变化的重要性)可分为亚声速流动(Ma约为0.3~0.8)、跨声速流动(Ma约为0.75~1.2)、超声速流动(Ma约为1.2~5.0)和高超声速流动(Ma大于5.0)。

近三十年来,随着高速飞行、喷气发动机,火箭、空间飞行、弹道学、燃烧学,燃气涡轮、冲压喷气发动机、传热学等方面的发展,可压缩流动理论的研究取得了巨大进展,已成为一个重要的科学领域。

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