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可壓縮流體模型介紹

  流體的可壓縮性是在外力作用下流體的體積或密度發生改變的性質,流體的可壓縮性通常用等溫體積壓縮系數來衡量。眾所周知,流體都是可以壓縮的,相對來說,液體的可壓縮性比較小,氣體的可壓縮性比較大。

  雖然流體的可壓縮性用等溫體積壓縮系數來衡量,但並不是說等溫體積壓縮系數大的流體流動就是可壓縮流動。壓縮性的影響依賴於等溫體積壓縮系數的大小和流體中壓強變化的大小,當等溫體積壓縮系數不小而壓強變化很小,或者壓強變化不小而等溫體積壓縮系數很小時,壓縮效應都是小的,這時流體就可視為不可壓縮的;相反,當等溫體積壓縮系數不大而壓強變化很大,這時流體就應視為可壓縮的。

  氣體的壓縮性要比液體的壓縮性大得多,這是由於氣體的密度隨著溫度和壓強的改變將發生顯著的變化。

  考慮流體為可壓縮時,流體的運動將變得複雜得多,這是由於:

  第一,流體密度變為非常數,密度的變化不僅將引起流體熱狀況的變化,同時它又反過來影響流體的力學狀態。在數學上,方程中未知量多了一個,為求解得再引入其他方程,於是方程組中出現了狀態方程及能量方程與未知數T (溫度);

  第二,連續性方程變為非線性的,使求解困難;

  第叁,在某些情況下,可能產生物理量的間斷面,通常稱為激波,流體質點經過激波、嫡、密度、壓強、溫度和速度等,都將產生一個急劇(跳躍)的變化。

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