ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 可压缩、不可压缩流体计算 ADINA武汉代表处技术部 2007.03.11 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 主要内容 l 可压、不可压流基本概念及应用 l 可压缩流一些基本理论 l 控制方程组及求解方法 l 一些工程实例 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 可压、不可压流基本概念及应用 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 迁移导数 当地导数 全导数 不可压定义为密度的全导数为0， 并不能简单理解为均质流。 不可压的概念 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 几乎包含了所有不属于可压缩空气动力学研究范围的问题： 低速空气动力学问题 水动力相关的液体流动（河流运动、海口污染） 生物流体力学 不可压缩流体的应用领域 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 可压是和不可压相对应的 不可压缩流是可压缩流压缩性趋向于0的极限情况 航空航天事业的飞速发展，使得空气动力学发展成为一门强 大的学科，在某种程度上反而超过了孕育它成长的流体力学 本身。 可压缩流体的概念 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 可压缩流体主要应用于高速空气动力学领域 外流问题：飞机、火箭、导弹、超高速汽车 内流问题：涡轮增压器汽车、轮船 燃气轮机飞机、轮船 汽轮机热电、核电 可压缩流体的应用领域 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 可压缩流一些基本理论 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 可压缩流一些基本理论 l 音速 l 马赫数 l 膨胀波和激波 l 气流的三种状态 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 声音的传播是一种小扰动波，音速是指微弱扰动波在流体 介质中的传播速度。 连续性方程 动量方程 略去高阶微量，得 音速 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 音速定义式 液体： 气体：视作等熵过程 微分： 解得 得 音速 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 讨论： （1）音速与本身性质有关 （2）越大，越易压缩，a越小 音速是反映流体压缩性大小的物理参数 （3） 当地音速 （4）空气 音速 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE Ma1 超音速流动 马赫数 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 气体静止不动 气流亚声速流动 气流以声速流动 气流超声速流动 马赫角 微小扰动在空气中的传播 马赫数 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 关于马赫数的一些概念 Ma0.3，一般工程认为不可压 Ma1，飞机飞行出现音障 Ma3，飞机飞行出现热障 Ma1：所有波特征从上游向下游传播 Ma1：有一簇波特征从下游向上游传播 定解条件 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 定解条件 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 进口边界条件：亚音进口给定四个（一般总温、总压、气流角） ；超音进口给定五个（一般再给定速度大小或者静压）； 出口边界条件：亚音进口给定1个（一般给定静压）；超音进口不 用给定，所有流场变量外推； 物面边界条件：有粘流定义为无渗透无滑移条件；无粘定义为无 渗透滑移边条； 其它边界条件：对称边界条件和周期性边界条件 定解条件 ADINA FOCUSED ON EXCELLENCE 定解条件