TZM5227B-GS08當氣流流過平板時,在板面上,氣流速度為零,愈靠外流速愈大,直到離開板面一段距離的地方,u1流速度才與未擾動的氣流速度沒什么顯著的差別。平板附近氣流速度出現這樣的分布正是氣體黏性的表現。黏性使直接接觸板面的一層氣體完全貼在靜止的板面上,和板面沒有相對運動。通常將靠近物體表面附近速度梯度很大的一薄層氣體稱為附面層(見圖1-2)。

流體的流動分為層流和紊流兩種狀態。雷諾數用于表示流體慣性力與黏性力之比:

∞ν-Δu=△v

圖1-2 附面層內的速度分布

Re=pvD/u

式中:Re一雷諾數;

p一流體的密度;

v一平均速度;

D一特征尺寸;

u―流體的動力黏性系數。

雷諾數較小時,流體做層流流動;雷諾數較大時,流體做紊流流動。由層流變為紊流或由紊流變為層流時的雷諾數稱為臨界雷諾數。光滑管內流動的臨界雷諾數為2300連續方程氣體在流動過程中遵守質量守恒、牛頓運動定律、能量守恒和轉換定律。

將質量守恒定律應用于運動流體所得到的數學關系式稱為連續方程。一維定常流積分形式的連續方程為:p1A1v1=p2A2v2=常數

式中:p一密度;

A―面積;

o―速度動量方程.

動量是質量和速度的乘積。動量方程是將牛頓第二定律應用于運動流體所得到的數學關系式。對于一個確定的體系可表述為,在某一瞬間體系的動量對時間的變化率等于該瞬間作用在該體系上所有外力的合力。

△02f=gm2v2 -gm1°1

式中:gm―流體的質量流量。

上式說明,在定常流中,作用在控制體內流體上全部外力的合力等于單位時間流出和流入該控制體的流體在該方向的動量之差。

伯努力方程,能量守恒與轉換定律應用于運動流體所得到的數學關系式。不可壓流的伯努力方程比容的倒數即單位容積氣體的質量稱為氣體的密度,以p表示p=m,u/y

壓力:氣體的壓力是氣體分子對容器壁作用力的結果。在物理學上一個大氣壓是指在海平面標準狀態下的大氣壓力,其值等于760mmHg或等于101325Pa。靜壓是氣體或液體在靜止時的壓力;氣體或液體的總壓是靜壓和速度引起的沖壓壓力之和。

溫度:溫度和壓力一樣是氣體的一個宏觀的量,溫度的數值與氣體分子平均直線運動動能成正比。溫度的數值表示法稱為溫標。攝氏溫標選用標準大氣壓下水的兩相點(冰水混合物)為0°,沸點為100°。華氏溫標選用標準大氣壓力下水的兩相點為32°,沸點為212°。華氏和攝氏溫度之間的關系是:

℃=(T-32)×5/9

°Fu=9/5℃ +32

如果以-273℃作為溫度的坐標原點,即把-273℃作為絕對溫度0°,攝氏0°作為絕對溫度273°,這種溫度坐標稱為絕對溫度坐標,以K表示r(K)=t℃+273

溫度有靜溫和總溫,靜溫是氣體或液體中熱的測量;總溫是氣體或液體中能量的測量。

如果氣體或液體是靜止的,能量由溫度代表,靜溫等于總溫。然而如果氣體或液體在運動,僅部分能量是熱的形式,其余的能量表現為速度。

理想氣體的狀態方程,只有當氣體壓力不太大和溫度不太低的時候,才可以近似地把氣體看作理想氣體,這時候可以忽略氣體分子本身的體積和分子間的引力。

對于1kg質量的氣體,理想氣體狀態參數之間的一般關系式即理想氣體狀態方程:pv=RT

式中R稱為氣體常數,表示刀與r之間的比例系數。R的數值只決定于氣體的種類而不隨氣體的狀態變化。氣體常數的法定計量單位是J/(kg・K)。空氣的氣體常數為287.06J/(kg・K)。

其他氣體的氣體常數可用下式計算R=8314/ur

物質的量稱為摩爾,u1f為氣體的摩爾質量,法定計量單位為kg/mol(千克/摩爾)。氧氣的摩爾質量為32kg/kmol(千克/千摩爾);氮氣的摩爾質量為28kg/kmol(千克/千摩爾);二氧化碳的摩爾質量為44kg/kmol(千克/千摩爾)。

對于mkg的完全氣體:P/u=u-Rr