空气动力学与热工基础讲义课件.pptxVIP

空气动力学与热工基础讲义课件

空气动力学基础

热力学基础

空气动力学与热工的关联

实验与实践

习题与思考题

目录

空气动力学基础

指气体和液体这类具有流动性的物质。

流体

是研究流体在静止状态下的压力、应力、变形等力学性质的学科。

流体静力学

是研究流体在运动状态下的压力、应力、变形等力学性质的学科。

流体动力学

是研究流体在物体表面附近流动特性的理论，包括边界层的形成、流动特性以及分离现象等。

边界层理论

流速

流量

流阻

伯努利方程

01

02

03

04

流体在单位时间内流过的距离。

单位时间内流过某一截面的流体体积或质量。

流体在流动过程中受到的阻力，包括摩擦阻力和局部阻力。

描述理想流体在重力场中作稳定流动时，流体的压力、速度和高度之间关系的方程。

指在物体表面附近，由于粘性力作用，流速发生急剧变化的薄层。

边界层

当流体的流速和方向改变时，边界层内的流体会发生分离，形成涡旋。

边界层分离

指边界层内流速从零增加到与主流速度相等的距离。

边界层厚度

通过改变边界层的流动特性，可以减小阻力、提高流动效率，如采用湍流控制技术、边界层抽吸等手段。

边界层控制

热力学基础

热力学是一门研究热现象的物理学分支，主要研究热能与其他形式能量之间的转换以及热现象的基本规律。

热力学的定义

热量、温度、压力、体积、熵等是热力学中的基本概念，它们在描述和解释热现象中起着重要的作用。

基本概念

能量守恒定律，即在一个封闭系统中，能量不能凭空产生也不能消失，只能从一种形式转化为另一种形式。

ΔU=Q+W，其中ΔU是系统内能的改变量，Q是系统吸收的热量，W是系统对外做的功。

表达式

热力学第一定律的内容

热力学第二定律的内容

熵增加原理，即在一个封闭系统中，自发过程总是向着熵增加的方向进行，也就是系统的熵永不减少。

表达式

ds≥0，其中s是熵，表示系统无序程度的量度。

是指系统状态随时间的变化过程，包括等温过程、等压过程、绝热过程等。

热力过程

是指一系列连续的热力过程所组成的循环，如发动机工作循环、制冷循环等。

热力循环

空气动力学与热工的关联

流体流动是传热的主要方式之一，流体的流动会带动热量传递，从而影响温度分布和热量传递速率。

在空气动力学中，流体流动产生的摩擦和湍流等现象会影响热量的传递，而在热工学中，传热过程又会影响流体的流动状态和稳定性。

流体的流动状态和热力学状态之间存在相互影响，例如在燃烧过程中，流体的流动会影响燃烧反应的速率和火焰稳定性，而燃烧反应释放的热量又会影响流体的温度和流动状态。

在空气动力学中，流体动力学方程与热力学方程相互耦合，需要同时考虑流体的速度、压力、温度等参数的变化。

在航空航天领域，空气动力学与热工学的关系尤为重要，飞机和火箭的发动机工作过程中涉及到高温、高压、高速度的流体流动和传热问题。

在汽车工程中，发动机和散热系统的设计需要综合考虑空气动力学和热工学因素，以保证良好的散热性能和燃油经济性。

在建筑领域，通风空调系统的设计和优化需要考虑室内外空气的流动和传热问题，以保证室内环境的舒适度和节能性。

实验与实践

VS

介绍如何对实验数据进行整理、筛选和初步处理，以确保数据的准确性和可靠性。

数据分析

讲解如何运用统计分析方法对实验数据进行深入分析，以得出有意义的结论。

数据处理

选取具有代表性的工程实践案例，如飞机设计、汽车工业、建筑节能等。

案例选择

对每个案例进行深入分析，探讨如何将空气动力学与热工基础理论应用于实际工程中，并解释其工作原理和效果。

案例分析

习题与思考题

基础理论应用题

这类习题主要考察学生对基础理论的掌握程度，包括基本概念、公式和原理的应用。例如，简单的流体动力学问题、热传导和热对流问题等。

复杂问题解析题

这类习题涉及更复杂的问题，需要学生运用综合知识进行分析和计算。例如，多场耦合问题、复杂流动和传热现象等。

实际工程问题题

这类习题以实际工程问题为背景，要求学生运用所学知识提出解决方案或进行优化设计。例如，设计一种新型的热工设备、优化航空器或车辆的空气动力学性能等。

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