氣體流動(dòng)過(guò)程課件

氣體流動(dòng)過(guò)程氣體流動(dòng)過(guò)程氣體流動(dòng)過(guò)程飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程：2021/8/162渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)2021/8/163強(qiáng)調(diào)培養(yǎng)學(xué)生的積極性，主動(dòng)性，創(chuàng)造性，但多是強(qiáng)調(diào)學(xué)生接受知識(shí)的積極性和主動(dòng)性。事實(shí)上，學(xué)生依然是教師的配角，知識(shí)的奴隸。這種學(xué)生主體仍擺脫不了教師中心論的影響。因此，在初中語(yǔ)文課堂教學(xué)中應(yīng)如何發(fā)揮學(xué)生的主體作用呢？筆者根據(jù)自己從教十多年初中語(yǔ)文教學(xué)的經(jīng)歷，總結(jié)出以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)。一、尊重是前提，信任是基礎(chǔ)沒有尊重就沒有教育，沒有對(duì)學(xué)生的尊重就沒有學(xué)生的主體地位。尊重學(xué)生，首先應(yīng)尊重學(xué)生的自尊心，要注意培養(yǎng)和保護(hù)學(xué)生的自尊意識(shí)。不要只看到學(xué)生的缺點(diǎn)，更要看到學(xué)生的優(yōu)點(diǎn)，要及時(shí)肯定學(xué)生的進(jìn)步，要善于賞識(shí)和激勵(lì)學(xué)生。在學(xué)校的一切活動(dòng)中，教師應(yīng)通過(guò)語(yǔ)言來(lái)肯定學(xué)生。教師在教學(xué)環(huán)節(jié)中應(yīng)注意加強(qiáng)與學(xué)生的思想感情溝通，融洽師生關(guān)系。尊重學(xué)生還應(yīng)尊重學(xué)生的人格，教師應(yīng)以平等的態(tài)度對(duì)待每一個(gè)學(xué)生，對(duì)學(xué)生不報(bào)偏見，以發(fā)展的眼光客觀、公正地評(píng)價(jià)每一位學(xué)生，為學(xué)生的發(fā)展提供廣闊的空間環(huán)境和氛圍。教師還應(yīng)相信學(xué)生。師生之問相互理解，相互信任，不僅能促進(jìn)教學(xué)相長(zhǎng)，而且能夠密切師生之間的感情，促進(jìn)民主平等的師生關(guān)系，落實(shí)學(xué)生的主體地位和以人為本的教育思想。二、創(chuàng)設(shè)和諧氛圍，提高學(xué)習(xí)興趣在課堂教學(xué)中，教師一個(gè)否定的目光或一句消極的話，都對(duì)學(xué)生有極大的“摧毀力”；相反教師一個(gè)贊賞的目光或一句積極的話語(yǔ)，又有著使一個(gè)學(xué)生充滿自信并取得成功的魅力。因此，創(chuàng)設(shè)民主、平等、寬松、愉快和諧的教學(xué)氛圍，有利于發(fā)揮學(xué)生的主體作用和自主意識(shí)。具體做到以下幾點(diǎn)：1.理解學(xué)生的“幼稚”思維。對(duì)于學(xué)生提出的不和情理的問題和做出的“怪異”回答，應(yīng)采取寬容的態(tài)度，一般不生硬的否定，而是通過(guò)延遲評(píng)價(jià)，促使學(xué)生進(jìn)一步思考問題，引導(dǎo)學(xué)生在研討中自悟、自我否定，精心保護(hù)學(xué)生的自尊心和自我發(fā)現(xiàn)的意識(shí)。2.善于傾聽。學(xué)會(huì)聽別人講話，是尊重他人的表現(xiàn)，也是向他人學(xué)習(xí)的表現(xiàn)，是在聽取他人意見的基礎(chǔ)上進(jìn)一步思考、提高的需要，更是培養(yǎng)學(xué)生會(huì)說(shuō)、正確說(shuō)的基礎(chǔ)。因此，在學(xué)習(xí)的過(guò)程中，我們要引導(dǎo)學(xué)生注意聽每個(gè)人的講話，不但要聽老師講，還要聽同學(xué)講，并且提倡在聽的過(guò)程中有所發(fā)現(xiàn)。久而久之，在傾聽中思考綜合的習(xí)慣和能力就會(huì)逐漸形成。3.激發(fā)、鼓勵(lì)。在教學(xué)中，教學(xué)應(yīng)注意激發(fā)、鼓勵(lì)學(xué)生。當(dāng)學(xué)生發(fā)表自己的觀點(diǎn)時(shí)，教師應(yīng)用目光鼓勵(lì)學(xué)生繼續(xù)說(shuō)下去，對(duì)于學(xué)生不正確或片面的認(rèn)識(shí)，應(yīng)鼓勵(lì)其它同學(xué)就實(shí)質(zhì)性的問題進(jìn)行質(zhì)疑，使學(xué)生在平等、民主、自由的辯論中明白錯(cuò)誤所在，從多方面激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，讓學(xué)生保持飽滿的學(xué)習(xí)情緒和情感狀態(tài)。三、小組合作學(xué)習(xí)，促使主動(dòng)發(fā)展常言道：“三人行必有我?guī)煛?。教學(xué)中應(yīng)注意鼓勵(lì)學(xué)生人人為生，個(gè)個(gè)為師。激勵(lì)學(xué)生除虛心向他人學(xué)習(xí)外，還明白人人有為師的潛能。鼓勵(lì)學(xué)生在小組學(xué)習(xí)中互相幫助，共同提高，積極主動(dòng)學(xué)習(xí)，生動(dòng)活潑地發(fā)展。合作小組中小組成員都擔(dān)任一定地角色。如四人小組分別是：主持人、記錄員、報(bào)告員和檢查員。每一角色在組內(nèi)活動(dòng)有著不同的職責(zé)?！爸鞒秩恕币?fù)責(zé)掌握小組討論的全局，分配發(fā)言機(jī)會(huì)，協(xié)調(diào)小組學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)；“記錄員”負(fù)責(zé)記錄小組學(xué)習(xí)結(jié)果；“報(bào)告員”負(fù)責(zé)向全班同學(xué)匯報(bào)結(jié)果；“檢查員”負(fù)責(zé)檢查小組成員學(xué)習(xí)情況，確認(rèn)每位成員理解學(xué)習(xí)內(nèi)容。由于四人小組成員各負(fù)其責(zé)，因此，學(xué)生都主動(dòng)投入；由于是組內(nèi)交流，沒有心理障礙，各種答案隨口而出。這種教學(xué)設(shè)計(jì)讓不同個(gè)性、不同學(xué)歷的學(xué)生，都能自主自發(fā)地參加學(xué)習(xí)和交流，減少了不必要的提問，真正提高了每個(gè)學(xué)生的學(xué)習(xí)效率。四、與其“授之以魚”，“莫如授之以漁”教師應(yīng)注重教學(xué)中的學(xué)法指導(dǎo)。教學(xué)過(guò)程不僅是傳授知識(shí)技能的過(guò)程，也是教會(huì)學(xué)生學(xué)習(xí)的過(guò)程?！笆谥贼~，莫如授之以漁”，在教學(xué)中教師應(yīng)注意介紹一些良好的學(xué)習(xí)方法，使學(xué)生能在學(xué)習(xí)中應(yīng)用綜合、分析、比較、聯(lián)想等各種方法，既能把握教材，又可以聯(lián)系實(shí)際，既能對(duì)宏觀體系了如指掌，又能對(duì)微觀的知識(shí)點(diǎn)無(wú)遺漏，從而達(dá)到理想的教學(xué)效果。教師在教學(xué)中，如能由提出問題引導(dǎo)學(xué)生到引導(dǎo)學(xué)生提出問題，由學(xué)生回答問題到回答學(xué)生問題，由教師教學(xué)生學(xué)到學(xué)生教自己學(xué)。就可以說(shuō)，學(xué)生的主體地位的形成已經(jīng)具備了有利的外因。五、參與教學(xué)評(píng)價(jià)，凸現(xiàn)主體地位教學(xué)中要給學(xué)生以選擇、發(fā)展、發(fā)揮的權(quán)利和機(jī)會(huì)，促使學(xué)生主動(dòng)發(fā)展、積極發(fā)展、生動(dòng)活潑的發(fā)展。在平時(shí)的教學(xué)設(shè)計(jì)中，教師應(yīng)注意面向全體學(xué)生，使其學(xué)生管理學(xué)生，學(xué)生教學(xué)生，學(xué)生促學(xué)生，讓學(xué)生共同提高。小組間參與補(bǔ)充，爭(zhēng)辯。以小組為單位，“讓一部分學(xué)生先優(yōu)秀起來(lái)”，“讓一部分小組先優(yōu)秀起來(lái)”。使學(xué)生的綜合能力得以有效提高在教師提出問題的基礎(chǔ)上，鼓勵(lì)學(xué)生創(chuàng)造性發(fā)揮，自己加個(gè)問題使其知識(shí)更全面更系統(tǒng)。學(xué)生提問題，學(xué)生答問題，學(xué)生的思維極其活躍。班上的后進(jìn)生平時(shí)課上應(yīng)付，而在交流、討論、爭(zhēng)辯的參與過(guò)程中，思維異?；钴S，學(xué)習(xí)效果就會(huì)明顯提高。在學(xué)習(xí)活動(dòng)中，學(xué)生積極互評(píng)和自評(píng)，學(xué)生的主體地位就會(huì)充分地凸現(xiàn)出來(lái)?？傊?，“學(xué)生為主體，教師為主導(dǎo)”，教師的主導(dǎo)作用固然重要，但我們的對(duì)象是學(xué)生，我們?cè)谶M(jìn)行教學(xué)工作的同時(shí)，應(yīng)多想辦法提高學(xué)生的主體意識(shí)，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)中的主體地位，真正把學(xué)習(xí)的主動(dòng)權(quán)教給學(xué)生。我國(guó)農(nóng)村小學(xué)體育教學(xué)，特別對(duì)于偏遠(yuǎn)地區(qū)的農(nóng)村小學(xué)，體育教學(xué)基本難以開展，這樣小學(xué)教學(xué)活動(dòng)中的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)不利于教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)行。因此，充分利用體育游戲教學(xué)的特點(diǎn)，選擇適當(dāng)?shù)捏w育游戲，對(duì)于教學(xué)活動(dòng)起到更好的促進(jìn)作用，有利于達(dá)到體育教學(xué)的目的。一、農(nóng)村體育游戲教學(xué)的現(xiàn)實(shí)意義體育游戲教學(xué)不僅能夠起到強(qiáng)身健體的效果，還能促進(jìn)教學(xué)活動(dòng)的進(jìn)行，達(dá)到一舉兩得的目的。同時(shí)在農(nóng)村推廣體育游戲教學(xué)也具有一定的現(xiàn)實(shí)意義：第一，農(nóng)村小學(xué)體育教學(xué)的師資力量、場(chǎng)地器材等基礎(chǔ)設(shè)施條件顯得非常落后，體育游戲教學(xué)如果設(shè)計(jì)得比較合理，將能夠有助于在教學(xué)條件簡(jiǎn)陋的情況下改善體育教學(xué)活動(dòng)的效果。第二，體育游戲教學(xué)活動(dòng)有利于豐富我國(guó)農(nóng)村小學(xué)教學(xué)的內(nèi)容與形式。在體育游戲教學(xué)中，組織者可以設(shè)計(jì)不同的游戲活動(dòng)，激發(fā)學(xué)生的興趣，調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，達(dá)到教學(xué)目的。二、農(nóng)村小學(xué)體育游戲教學(xué)的實(shí)踐原則1.聯(lián)系實(shí)際，遵循規(guī)律我國(guó)農(nóng)村小學(xué)體育教學(xué)活動(dòng)的開發(fā)欠缺人力、資金等方面的支持，所以更應(yīng)以農(nóng)村小學(xué)的學(xué)校為根本，充分挖掘?qū)W校的所有資源。教師要本著學(xué)生學(xué)習(xí)和充分調(diào)動(dòng)學(xué)生積極性的目的，發(fā)揮想象力，設(shè)計(jì)出適合學(xué)生和地區(qū)的體育游戲進(jìn)行教學(xué)活動(dòng)。聯(lián)系實(shí)際的同時(shí)，還要遵循游戲教學(xué)的規(guī)律。循序漸進(jìn)，逐步誘導(dǎo)，結(jié)合體育活動(dòng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)開發(fā)游戲，達(dá)到教學(xué)的真正目的。2.學(xué)生為主，師生互動(dòng)農(nóng)村小學(xué)體育教學(xué)活動(dòng)的設(shè)計(jì)，是由體育老師設(shè)計(jì)開發(fā)的，但是老師開發(fā)時(shí)，不能顛倒主次，要以學(xué)生為主，把學(xué)生作為活動(dòng)的出發(fā)點(diǎn)和歸宿。最終達(dá)到實(shí)現(xiàn)教學(xué)目的，增長(zhǎng)學(xué)生知識(shí)的目的。游戲活動(dòng)的設(shè)計(jì)，老師要提高學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，但是要注意不僅需要老師單方面的努力，同時(shí)還要注重師生的互動(dòng)。只有在互動(dòng)的交流中，老師得到游戲活動(dòng)的反饋，了解活動(dòng)的效果，及時(shí)加以改進(jìn)，才能達(dá)到更好效果。三、農(nóng)村小學(xué)體育游戲的開發(fā)與組織1.開發(fā)教學(xué)類體育游戲農(nóng)村小學(xué)教學(xué)活動(dòng)中早已形成很多體育游戲。例如，傳統(tǒng)的跑、跳、投等，都是在歷史的發(fā)展中積累下來(lái)的小學(xué)體育教學(xué)活動(dòng)。但是農(nóng)村當(dāng)中僅是把這些當(dāng)做游戲、娛樂抑或是健身運(yùn)動(dòng)，沒有把體育活動(dòng)與學(xué)習(xí)結(jié)合起來(lái)，僅僅是單獨(dú)的運(yùn)動(dòng)。如：將這些游戲移植到學(xué)習(xí)之中，通過(guò)一定環(huán)境創(chuàng)設(shè)游戲?qū)W習(xí)環(huán)境，把農(nóng)村小學(xué)體育游戲與教學(xué)相結(jié)合，不僅達(dá)到鍛煉身體目的，也起到促進(jìn)學(xué)習(xí)的功效，有利于把農(nóng)村小學(xué)教學(xué)。2.開發(fā)農(nóng)村生活類體育活動(dòng)實(shí)踐出真知，知識(shí)來(lái)源于實(shí)踐，同時(shí)游戲來(lái)源于生活，農(nóng)村的生活中也孕育著大量的知識(shí)信息，在生產(chǎn)生活實(shí)踐中，積極引導(dǎo)學(xué)生向知識(shí)靠攏，適當(dāng)時(shí)機(jī)加以總結(jié)概括，得到的知識(shí)會(huì)更加深刻，理解會(huì)更加到位。例如，我們知道小猴子掰玉米的故事，就是在農(nóng)村田地里產(chǎn)生的，其中蘊(yùn)含著深刻的人生哲理。再如，在生產(chǎn)活動(dòng)中的互幫互助，透漏著團(tuán)結(jié)力量大的哲理。人生中處處隱藏著知識(shí)，把知識(shí)與實(shí)踐活動(dòng)結(jié)合，既能讓學(xué)生進(jìn)行體能鍛煉，又可以讓學(xué)生體會(huì)勞動(dòng)與知識(shí)相結(jié)合的樂趣。3.改革鄉(xiāng)土類體育游戲在我國(guó)農(nóng)村小學(xué)中開展體育游戲教學(xué)時(shí)，必須堅(jiān)持教學(xué)改革，增強(qiáng)知識(shí)理論對(duì)學(xué)生的吸引力，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)科學(xué)知識(shí)的積極性，把死的知識(shí)理論變活，并且盡可能地運(yùn)用到實(shí)踐活動(dòng)之中。把傳統(tǒng)游戲和創(chuàng)新游戲相結(jié)合，如：把單一的跑、跳、走聯(lián)系在一起，創(chuàng)造成“穿越鋒火線”游戲，讓學(xué)生在游戲中得到了多項(xiàng)訓(xùn)練，既讓學(xué)生興趣濃，又鍛煉學(xué)生體質(zhì)，培養(yǎng)了學(xué)生團(tuán)結(jié)合作的品質(zhì)，真正達(dá)到了體育課教學(xué)的目的。將體育教學(xué)活動(dòng)的形式多樣化，不能只拘于一格，知識(shí)是固定的，但是知識(shí)的表現(xiàn)形式應(yīng)該是多種多樣的，因此，設(shè)計(jì)體育活動(dòng)的形式也應(yīng)該是靈活多變的。所以說(shuō)，改革體育游戲是大勢(shì)所趨。4.強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)原則許多學(xué)校對(duì)學(xué)生教育管理工作的認(rèn)識(shí)不到位。很多老師認(rèn)為自己的任務(wù)就是教學(xué)，把自己的知識(shí)講解出來(lái)就可以了，而沒有把育人看成是教學(xué)的根本任務(wù)，即學(xué)生學(xué)不學(xué)不是自己的事情，只教書不育人，把師生的關(guān)系割裂，不能充分認(rèn)識(shí)到師生互動(dòng)交流的重要性。農(nóng)村體育教學(xué)實(shí)踐活動(dòng)中，必須強(qiáng)調(diào)師生互動(dòng)交流，以此為原則，樹立教書育人理念，努力設(shè)計(jì)體育教學(xué)活動(dòng)，實(shí)現(xiàn)教學(xué)活動(dòng)的最終目的。飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程：2023/7/192渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)2023/7/193噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和噴管五大部件組成。工作原理：足夠量的空氣，通過(guò)進(jìn)氣道以最小的流動(dòng)損失順利地引入壓氣機(jī)；壓氣機(jī)以高速旋轉(zhuǎn)的葉片對(duì)空氣作功壓縮空氣，提高空氣的壓力；高壓空氣在燃燒室內(nèi)和燃油混合，燃燒，將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，形成高溫高壓的燃?xì)?；高溫高壓的燃?xì)馐紫仍跍u輪內(nèi)膨脹，推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)，去帶動(dòng)壓氣機(jī)；然后燃?xì)庠趪姽軆?nèi)繼續(xù)膨脹，加速燃?xì)?，提高燃?xì)獾乃俣?，使燃?xì)庖暂^高的速度噴出，產(chǎn)生推力。2023/7/194噴管及加速燃燒室

噴管(nozzle，或稱噴嘴)的形狀結(jié)構(gòu)決定了最終排除的氣流的狀態(tài)，早期的低速發(fā)動(dòng)機(jī)采用單純收斂型噴管，以達(dá)到增速的目的。根據(jù)牛頓第三定律，燃?xì)鈬姵鏊俣仍酱?，飛機(jī)將獲得越大的反作用力。但是這種方式增速是有限的，因?yàn)樽罱K氣流速度會(huì)達(dá)到音速，這時(shí)出現(xiàn)激波阻止氣體速度的增加。而采用收斂－擴(kuò)張噴管（也稱為拉瓦爾噴管）能獲得超音速的噴氣流。飛機(jī)的機(jī)動(dòng)性來(lái)主要源于翼面提供的空氣動(dòng)力，而當(dāng)機(jī)動(dòng)性要求很高時(shí)可直接利用噴氣流的推力。在噴管口加裝燃?xì)舛婷婊蛑苯硬捎每善D(zhuǎn)噴管（也稱為推力矢量噴管，或向量推力噴嘴）是歷史上兩種方案，其中后者已經(jīng)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段。著名的俄羅斯Su-30、Su-37戰(zhàn)機(jī)的高超機(jī)動(dòng)性就得益于留里卡設(shè)計(jì)局的AL-31推力矢量發(fā)動(dòng)機(jī)。燃?xì)舛婷娴拇硎敲绹?guó)的X－31技術(shù)驗(yàn)證機(jī)。

2023/7/195氣體的流動(dòng)過(guò)程（thermodynamicsofone-dimensionalsteadyflowofGas）2023/7/196

流體在管道中流動(dòng)時(shí)與外界的熱交換往往可以忽略，也不對(duì)外輸出軸功，而且?？梢暈榉€(wěn)態(tài)穩(wěn)流裝置。以下本章將主要討論定比熱容理想氣體在管道中作絕熱穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流時(shí)的熱力學(xué)狀態(tài)變化與宏觀流動(dòng)狀況（流速、流量）變化之間的關(guān)系。

2023/7/197§1

一元穩(wěn)定流動(dòng)的基本方程

⑴連續(xù)性方程

穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流時(shí)，任何一段管道內(nèi)流進(jìn)和流出的流體流量相等管道中的一維穩(wěn)定流動(dòng)A1A2c1c21212由于式中A——管道的截面積c——流體的流速；v——流體比體積考慮到穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的特性，對(duì)管道的任一截面——連續(xù)性方程微分形式2023/7/198⑵能量方程

根據(jù)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的能量方程對(duì)于絕熱、不作軸功、忽略重力位能的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流情況可見，相對(duì)管道中的任意兩個(gè)截面而言若氣流的焓h↑，則流速c↓；反之，若氣流的焓h↓，則流速c↑

2023/7/199⑶過(guò)程方程

對(duì)于狀態(tài)連續(xù)變化的定比熱容理想氣體可逆絕熱流動(dòng)過(guò)程水蒸氣也借用該式作近似計(jì)算但k不再具有熱容比(cp/cv)的含義，為經(jīng)驗(yàn)值：過(guò)熱水蒸氣

k=1.3干飽和水蒸氣

k=1.135干度為x的濕蒸汽

k=1.035+0.1x

2023/7/1910過(guò)程方程

連續(xù)性方程能量方程

小結(jié)穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流、絕熱、不作軸功、不計(jì)重力位能的管道流動(dòng)對(duì)水蒸氣k為經(jīng)驗(yàn)值2023/7/1911§2

音速和馬赫數(shù)

⑴音速通常所說(shuō)的音速指聲波在空氣中的傳播速度音速不是固定的，與傳播介質(zhì)的物性、熱力狀態(tài)有關(guān)對(duì)理想氣體，音速只與溫度有關(guān)對(duì)實(shí)際氣體音速a不僅與溫度T有關(guān)，還與氣體的壓力P或比體積v有關(guān)水蒸氣中的音速也借用上式計(jì)算，其中的k值按前述經(jīng)驗(yàn)值選取流道中氣體熱力學(xué)狀態(tài)不斷變化，沿程不同截面上音速各不相同，對(duì)特定截面一般都強(qiáng)調(diào)為“當(dāng)?shù)匾羲佟薄?023/7/1912等熵過(guò)程中所以2023/7/1913注意：1）聲速是狀態(tài)參數(shù)，因此稱當(dāng)?shù)芈曀佟?/p>

如空氣，2）

馬赫數(shù)

(Machnumber)（subsonicvelocity）（supersonicvelocity）（sonicvelocity）亞聲速聲速超聲速0℃=331.2m/s-20℃=318.93m/s20℃=343m/s2023/7/1914⑴流速改變與壓力變化的關(guān)系

對(duì)于流體可逆流動(dòng)，過(guò)程的技術(shù)功可表達(dá)為§3

促使流速改變的條件

工程上常有將氣流加速或加壓的要求。例如：利用噴管將蒸汽流加速，沖動(dòng)汽輪機(jī)的葉輪作功；噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)則利用噴管將氣流加速后噴出，產(chǎn)生巨大的反作用力來(lái)推動(dòng)裝置運(yùn)動(dòng)通過(guò)擴(kuò)壓管利用氣流的宏觀運(yùn)動(dòng)動(dòng)能令氣流升壓氣流的這種加速或擴(kuò)壓過(guò)程可以僅利用氣流的熱力學(xué)狀態(tài)或運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需借助其它機(jī)械設(shè)備2023/7/1915管道中流動(dòng)氣流不作軸功，忽略重力位能變化討論中的流體流速c一般應(yīng)為正值，k、M2也是正值式中dc與dP反號(hào)氣體的流速變化與其壓力的變化方向相反氣流加速c↑00壓力P↓反之亦然2023/7/1916噴管⑵噴管和擴(kuò)壓管——?dú)饬魍ㄟ^(guò)后能令氣流P↓，c↑的流道擴(kuò)壓管——?dú)饬魍ㄟ^(guò)后能令氣流P

↑

，c↓

的流道⑶流速改變與流道截面積變化的關(guān)系氣流速度與壓力的反方向變化需通過(guò)管道截面積有規(guī)律地變化來(lái)促成。根據(jù)氣體流動(dòng)的連續(xù)性方程及絕熱過(guò)程方程2023/7/1917對(duì)于亞音速流（M<1）氣體的流速將隨流道截面積反向變化

噴管——漸縮狀擴(kuò)壓管——漸擴(kuò)狀<0噴管(P↓,c↑)亞音速流（M<1）擴(kuò)壓管(P↑,c↓)亞音速流（M<1）2023/7/1918對(duì)于超音速氣流（M>1）>0氣體的流速將隨流道截面積同向變化

噴管——漸擴(kuò)狀擴(kuò)壓管——漸縮狀根據(jù)以上討論，顯然漸縮噴管只能將氣流加速至音速。噴管(P↓,c↑)超音速流（M>1）擴(kuò)壓管(P↑,c↓)超音速流（M>1）氣流在漸縮噴管出口截面上達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲贂r(shí)，對(duì)應(yīng)有一極限出口壓力P2，此后，任由噴管出口外的介質(zhì)壓力Pb下降，噴管出口截面上的氣流壓力仍維持為P2。2023/7/1919氣流在縮放噴管的喉部處達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲倮枃姽躢=a若想令氣流從亞音速加速至超音速噴管截面積應(yīng)先收縮，后擴(kuò)大——縮放噴管，亦稱拉伐爾噴管2023/7/1920§4噴管(nozzle)計(jì)算

通常依據(jù)噴管進(jìn)口處的工質(zhì)參數(shù)(P1、t1)和背壓(Pb),并在給定流率的條件下進(jìn)行噴管的設(shè)計(jì)計(jì)算

設(shè)計(jì)計(jì)算的目的在于確定噴管的形狀和尺寸校核計(jì)算的目的則在于預(yù)測(cè)各種條件下的噴管工作情況，即確定不同情況下噴管的流量和出口流速⑴

流速計(jì)算

2023/7/1921①噴管出口速度對(duì)噴管，由能量方程一般噴管進(jìn)口處的氣流速度遠(yuǎn)小于出口速度(c1<<c2)（任何工質(zhì)，不論可逆與否）對(duì)于定比熱容理想氣體h0、h1、h2分別取決于噴管進(jìn)、出口處氣流的熱力狀態(tài)2023/7/1922②初、終狀態(tài)與流速的關(guān)系對(duì)于定比熱容理想氣體、可逆絕熱流動(dòng)過(guò)程或噴管出口流速c2取決于氣流的初態(tài)及氣流在出口截面上的壓力P2對(duì)滯止壓力P0之比當(dāng)初態(tài)一定時(shí)，c2則僅取決于(P2/P0)

式中T0、P0、v0為滯止參數(shù)，取決于氣流的初態(tài)c1較小時(shí)，可用噴管進(jìn)口壓力P1代替P02023/7/1923c2隨(P2/P0)的變化關(guān)系如圖示(P2/P0)=1時(shí)，c2=0(P2/P0)從1逐漸減小時(shí)，c2增大氣體不會(huì)流動(dòng)初期增加較快，以后則逐漸減緩理論上當(dāng)P2=0時(shí)，c2將達(dá)到c2,max實(shí)際上，P2→0時(shí)，比體積v2→∞要求噴管出口截面無(wú)窮大c2隨(P2/P0)的變化關(guān)系此流速不可能達(dá)到

2023/7/1924③臨界流速和臨界壓力比氣流在喉部截面處達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲僭摻孛娣Q為臨界截面，截面上的氣流參數(shù)相應(yīng)稱為：臨界壓力Pcr、臨界比體積vcr……

——臨界流速(ccr)ccr=a臨界流速ccr與臨界壓力Pcr應(yīng)有以下關(guān)系：Ccr等于當(dāng)?shù)匾羲賏

縮放噴管的最小截面處稱為噴管的喉部縮放噴管兩式合并2023/7/1925由過(guò)程方程定義臨界壓力比氣流速度達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲贂r(shí)的壓力與滯止壓力之比以上為定比熱容理想氣體可逆絕熱流動(dòng)過(guò)程的分析結(jié)論上式整理，得2023/7/1926臨界壓力比βcr僅與氣體的熱容比k有關(guān)——僅取決于氣體的性質(zhì)；對(duì)變比熱容理想氣體——k值應(yīng)按平均比熱容確定；對(duì)水蒸氣——k為經(jīng)驗(yàn)數(shù)值而非熱容比對(duì)雙原子氣體k=1.4，臨界壓力比βcr=0.528如取:過(guò)熱汽的k=1.3，則βcr=0.546干飽和汽k=1.135，則βcr=0.577概括起來(lái)，氣體的臨界壓力比βcr接近等于0.5

臨界壓力比βcr是噴管中流體流動(dòng)從亞音速過(guò)渡到超音速的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。2023/7/1927對(duì)給定的定比熱容理想氣體（k值一定），臨界流速ccr僅取決于滯止參數(shù)P0、v0，或滯止溫度T0由于滯止參數(shù)可由初參數(shù)確定臨界流速僅取決于進(jìn)口截面上的氣流初參數(shù)

臨界壓力比下氣流達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲佟R界流速2023/7/1928⑵

流量計(jì)算

由連續(xù)性方程知，對(duì)流道任一截面質(zhì)量流率相同經(jīng)整理可得在噴管出口截面處2023/7/1929它們的依變關(guān)系如圖所示流量隨(P2/P0)的變化關(guān)系對(duì)于一定的噴管，當(dāng)進(jìn)口氣流狀態(tài)一定時(shí)流量?jī)H取決于(P2/P0)①漸縮噴管工作情況

背壓——噴管出口外的介質(zhì)壓力PbPb↓到達(dá)臨界壓力比cr時(shí)P2↓，出口達(dá)到臨界流速ccr，即當(dāng)?shù)匾羲貾b=P2=Pcr

=crP0當(dāng)背壓Pb高于臨界壓力Pcr時(shí)↑且有Pb=P2PbP22023/7/1930流量隨(P2/P0)的變化關(guān)系此后，背壓Pb如再降低，由于漸縮噴管中流道截面積始終是收縮的，氣流截面不可能得到擴(kuò)展，任由背壓下降，噴管的出口壓力將仍然保持為P2=Pcr，氣流的膨脹、加速也就到此為止，即漸縮噴管的最大出口速度就是當(dāng)?shù)匾羲貾b隨出口流速c2↑

→

ccrP22023/7/1931在Pb<Pcr的情況下，為了使氣流能夠充分膨脹實(shí)現(xiàn)從亞音速到超音速的過(guò)渡，此時(shí)應(yīng)采用縮放噴管噴管喉部處的壓力為臨界壓力Pcr，流速為當(dāng)?shù)匾羲賏從噴管的收縮段看來(lái)，喉部截面上的流量為前述按喉部截面積Amin所確定的最大流量按連續(xù)性方程，縮放噴管所有截面上的流量應(yīng)該都等于其喉部截面上的流量對(duì)于縮放噴管，盡管當(dāng)背壓Pb繼續(xù)降低時(shí)其出口截面上的氣流速度會(huì)增大，但流量卻不會(huì)增加，將始終等于上述最大流量值②縮放噴管工作情況PbP2Pcr2023/7/1932小結(jié)⑴討論針對(duì)定比熱容理想氣體；水蒸氣k使用經(jīng)驗(yàn)值⑵臨界截面——流速達(dá)到當(dāng)?shù)匾羲贂r(shí)的噴管截面(Pcr、ccr)⑷臨界壓力比——取決于氣體的性質(zhì)⑶滯止參數(shù)P0、T0、v0(c0=0)完全由進(jìn)口氣流初態(tài)確定臨界壓力Pcr⑸出口流速計(jì)算⑹漸縮噴管出口流量計(jì)算最大出口流量（達(dá)臨界流速ccr時(shí)）2023/7/1933⑺漸縮噴管①適用于亞音速流②Pb>Pcr時(shí)③Pb<Pcr時(shí)出口壓力等于背壓，P2=

Pb隨Pb↓→P2↓，↑P2只能降低到Pcr，

P2>

Pbc2=

ccr⑻縮放噴管（拉伐爾噴管）①適用于從亞音速加速到超音速③在喉部截面達(dá)到臨界狀態(tài)，c2=

ccr②隨Pb↓→P2↓，c2↑

④任由背壓下降流量不會(huì)增大，始終等于由喉部最小截面確定的流量2023/7/1934例1進(jìn)入出口截面面積A2=10cm2的漸縮噴管的空氣初參數(shù)為P1=2×106Pa、t1=27℃，初速度很小，可以忽略不計(jì)。求空氣經(jīng)噴管射出時(shí)的速度、流量以及出口截面處空氣的狀態(tài)參數(shù)v2、t2。設(shè)噴管背壓力分別為1.5MPa、1MPa?？諝獾谋葻崛輈p=1.005kJ/(kgK)，k

=1.4。解：空氣的臨界壓力比按題給，空氣的滯止?fàn)顟B(tài)可視為與進(jìn)口狀態(tài)相同，即空氣的臨界壓力對(duì)于漸縮噴管計(jì)算首先應(yīng)判斷出口截面上是否到達(dá)臨界狀態(tài)2023/7/1935

⑴

題給第一種情況下，Pb=1.5MPa>Pcr，對(duì)于漸縮噴管其出口流速應(yīng)低于臨界流速，出口壓力等于背壓，P2=Pb比體積出口速度噴管出口處空氣溫度噴管流量2023/7/1936

⑵

題給第二種情況下，Pb=1.0MPa<Pcr，噴管出口應(yīng)為臨界狀態(tài)，這時(shí)出口溫度出口壓力出口比體積出口速度噴管流量2023/7/1937例2空氣流經(jīng)噴管作定熵流動(dòng)。已知進(jìn)口截面上空氣參數(shù)為P1=0.5MPa、t1=500℃、c1=111.46m/s；出口截面上空氣壓力為P2=0.10416MPa；質(zhì)量流率為。試求噴管出口截面積A2、空氣溫度t2、比體積v2、流速c2，以及進(jìn)口和出口截面的當(dāng)?shù)匾羲?，并說(shuō)明噴管中氣體的流動(dòng)狀況?？諝饪梢暈槎ū葻崛堇硐霘怏w，cp=1.004kJ/(kg·K),Rg=287J//(kg·K),k=1.4解：⑴

出口截面上的空氣參數(shù)按題給，空氣作定熵流動(dòng)，有由理想氣體狀態(tài)方程，有2023/7/1938⑵

出口截面上的空氣流速⑶

出口截面積由連續(xù)性方程，有⑷

噴管進(jìn)口、出口截面處的當(dāng)?shù)匾羲龠M(jìn)口截面當(dāng)?shù)匾羲俪隹诮孛娈?dāng)?shù)匾羲?023/7/1939⑸

噴管內(nèi)流動(dòng)情況由計(jì)算結(jié)果：進(jìn)口截面處流速c1小于當(dāng)?shù)匾羲賏1；出口截面處流速c2大于當(dāng)?shù)匾羲賏2知空氣在噴管中的流動(dòng)情況為從亞音速被加速過(guò)渡至超音速噴管應(yīng)為縮放形噴管。2023/7/1940§5絕熱節(jié)流⑴

節(jié)流(throttling)節(jié)流——流體在流道中流經(jīng)閥門、孔板等截面急劇收縮的地方后發(fā)生壓力下降的現(xiàn)象一般討論節(jié)流過(guò)程時(shí)均認(rèn)為流體不與外界交換熱量、不作軸功，且為穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流過(guò)程——絕熱節(jié)流

⑵

絕熱節(jié)流的特征①節(jié)流過(guò)程是不可逆過(guò)程節(jié)流時(shí)流道截面急劇收縮，流線先是急劇收縮，隨后又急劇擴(kuò)張，在節(jié)流區(qū)內(nèi)產(chǎn)生許多渦流節(jié)流此外，流體通過(guò)節(jié)流孔道時(shí)流速加快，引起強(qiáng)烈摩擦——節(jié)流為典型不可逆過(guò)程2023/7/1941②節(jié)流令流體的壓力降低發(fā)生節(jié)流時(shí)隨著流體的流速變化，其壓力先下降，通過(guò)節(jié)流截面后又逐漸回升節(jié)流的流速和壓力變化節(jié)流區(qū)上游和下游相距足夠遠(yuǎn)處的兩個(gè)截面相比③節(jié)流前后流體的流速接近相等——節(jié)流后流體的壓力有了降低，不能再恢復(fù)到原先的水平發(fā)生節(jié)流時(shí)流速先升高，通過(guò)節(jié)流截面后又逐漸回落節(jié)流區(qū)上游和下游相距足夠遠(yuǎn)處的兩個(gè)截面相比——節(jié)流前、后流體的流速近似相等

2023/7/1942④絕熱節(jié)流前后流體的焓相等由穩(wěn)態(tài)穩(wěn)流的能量方程000認(rèn)為節(jié)流前、后流體的流速相等時(shí)0——絕熱節(jié)流的重要特征節(jié)流區(qū)內(nèi)沿流動(dòng)方向各截面上的流體流速明顯不同，流體的焓值顯然不相等節(jié)流過(guò)程并非等焓過(guò)程節(jié)流前后流體的焓相等2023/7/1943⑶

節(jié)流的溫度效應(yīng)由熱力學(xué)一般關(guān)系（麥克斯韋關(guān)系）2023/7/1944流體發(fā)生微元節(jié)流，結(jié)果dP<0，dh=0定義——節(jié)流微分效應(yīng)亦稱絕熱節(jié)流系數(shù)、焦耳-湯姆遜系數(shù)，或以h表示節(jié)流結(jié)果恒有dP<0當(dāng)J>0

→

dT<0，節(jié)流后流體將降溫——冷效應(yīng)當(dāng)J<0

→

dT>0，節(jié)流后流體將升溫——熱效應(yīng)當(dāng)J=0

→

dT=0，節(jié)流后流體溫度將不變——零效應(yīng)2023/7/1945對(duì)于有限節(jié)流過(guò)程，流體將發(fā)生有限的壓力降P，這種情況的溫度效應(yīng)可對(duì)焦耳-湯姆遜系數(shù)求積獲得——節(jié)流積分效應(yīng)焦耳-湯