我分析的对吗？

wanghx2000

我有一个有关工程流体力学的问题，希望您能给我解释一下，谢谢！





问题是这样的：
首先我们确定问题的研究区域，我们选择普通的一段管道，假定这段管道比较长，管道是等管径的，即各处的横截面积一定，同时假定流体是不可压缩的，于是通常我们假设管子中处处流速或者流量都相等。以上假设与我们通常做的相同。
下面我们用哈根－泊谡叶公式或者工程中常用的压降与流速的关系的公式进行计算，（假设流体为层流）我们可以得到管子两个计算面之间的压降，而且我们知道压降是正数，也就是说随着流体的流动压强在变小，那么压力能变成了什么呢？根据经典的分析认为：机械能（压力能）变成了热能。也就是说流体随着流动温度会升高。分析到此可以告一段落。
接下来，我们把流体做理想气体的假设，会怎么样呢？根据理想气体状态方程，如果气体在管道中的流速和密度都不变的话，那么压力和温度成正比，也就是说压强变小，温度会变低，这与上边的分析正好矛盾，所以是不正确的。哪里不正确呢，我想是假设不对，就是说不可能流速和密度都不变。
最后，我们由能量守恒原理来看看问题的实质，由于流体与管壁和其他的一些摩擦作用的存在，机械能肯定会转化为热能。所以流体的流动会导致温度的升高，对于理想气体，根据理想气体状态方程，压力降低而温度升高，那么单位体积内的物质的量应当减少或者是一定物质的量会占有更大的体积，从而得出对于理想气体，随着在管道中的流动其流速会增加的结论。

对月

[这个贴子最后由对月在 2004/06/01 02:55pm 第 1 次编辑]

楼上不对，要注意所采用方法的前提！即你的数学模型描述了那些物理过程！
楼下也没说清楚。

ckchang

这个问题也许可以这样来理解：
   首先考虑不可压缩流动的情况，而且假设密度为常数，这时连续方程和动量方程构成了完备的方程组，不与能量方程发生耦合，也就是说可以先求解速度场，压力场，然后再单独求解温度场。这个结果无论是液体还是气体都是适用的的（只要满足不可压的要求）。因此不可压流的计算中，热力学不用引入，理想气体状态方程是不用考虑的，因为压力根本不会与温度发生联系。所以压力下降，温度也会上升。
   但是到了可压缩流动，问题就发生了变化，密度与压力、温度有关，热力学必须引入流体力学，与连续方程、动量方程以及能量方程一起组成封闭的方程组。你通过能量分析得出管道中气体的加速，其实就是一种可压缩效应，如果管道足够长，而且热量没有损失的话，气体还会加速到音速，发生热壅塞。
   不知这个解释你满意否？

大葱蘸酱

我认为楼主把压强和压力梯度搞混了，另外压力的损耗实际用于转化成动能和克服粘性力