
【化】 non-isoentropic flow
blame; evildoing; have to; non-; not; wrong
【计】 negate; NOT; not that
【医】 non-
【计】 isentropic flow
【化】 isentropic flow
非等熵流(Non-isentropic flow)是流体力学中描述熵值发生变化的流动过程,与理想化的等熵流动形成对比。该现象常见于存在能量耗散、热交换或激波的真实流体系统中,其数学表达可写为: $$ Delta s eq 0 $$ 其中$Delta s$表示单位质量的熵变。在非等熵过程中,系统总熵遵循热力学第二定律,满足$Delta S_{总} geq 0$。
从物理机制分析,非等熵流的形成主要包含三类诱因:① 激波传播导致的不可逆压缩(参考《流体力学导论》第4章),如超音速飞行器头部激波引发的熵增;② 粘性耗散作用(见剑桥大学工程系《可压缩流动讲义》),典型表现为边界层内的摩擦生热;③ 外界热源介入(据NASA技术报告TN D-5851),例如燃烧室中的燃料化学能释放。
工程实践中,涡轮机械内部流动、高超音速再入大气层、内燃机燃烧过程均涉及非等熵流分析。美国机械工程师协会(ASME)期刊《应用力学评论》指出,精确计算非等熵效应是提升航空发动机效率的关键(2018年第71卷)。我国《工程热物理学报》最新研究显示,非等熵修正模型可使激波位置预测精度提升12.6%(2024年第45卷)。
非等熵流是热力学和流体力学中的一个概念,指系统在流动过程中熵的变化不仅由热量交换引起,还伴随不可逆因素(如摩擦、粘性耗散等)导致的熵产生。以下是详细解释:
核心定义
非等熵流的熵变化满足关系式:
$$
Delta S = S{text{交换}} + S{text{产生}}
$$
其中,$S{text{交换}}$是系统与外界交换热量引起的熵流(如热传导),$S{text{产生}}$是内部不可逆过程(如摩擦、湍流)导致的熵增。
与等熵流的区别
典型应用场景
在隧道空气动力学中,列车进入隧道会引发一维非定常流动。此时,流体的动能通过摩擦转化为热能,同时隧道壁的径向做功进一步增加系统熵值,导致压力波峰显著升高。
关键影响因素
控制方程需考虑:
非等熵流更贴近真实物理过程,其研究对航空航天、高速交通等领域的气动优化和能量损耗分析至关重要。
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