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所有发动机都要遵循的理论基础及其原理包括:热力学四大定律、牛顿力学三大定律、流体力学、功能原理和机械原理等内容 , 现分述如下:
一、热力学定律:
- 热力学第零定律:如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同) , 则它们彼此也必定处于热平衡 。这一定律揭示了 , 我们可以用温度表或温度计去测量系统的温度 , 进而得到相应的热力学参数 , 如焓、?、熵、潜热、比热、密度和比容等 , 否则我们就无法知道系统的热力学能量 。
- 热力学第一定律:即能量守恒原理的一种表达方式 。此定律指:在一个热力学系统内 , 能量可转换 , 即可从一种形式转变成另一种形式 , 但不能自行产生 , 也不能毁灭 。即:一个系统内能的改变等于供给系统的热量减去系统对外环境所作的功 。
- 热力学第二定律:①热量不能自发地从低温物体转移到高温物体;②不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响;③不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零;④在自然过程中 , 一个孤立系统的总混乱度(即"熵")不会减小 。
- 热力学第三定律:一般情况下:①当封闭系统达到稳定平衡时 , 熵为最大值;②在任何自发过程中 , 熵总是增加;③在绝热可逆过程中 , 熵增等于零; ④在绝对零度(约-273℃)时 , 任何完美晶体的熵为零 。
- 牛顿第一定律:一切物体在没有受到力时 , 总保持静止状态或匀速运动状态 。
- 牛顿第二定律:物体加速度的大小跟作用力(其反作用力叫惯性力)成正比 , 跟物体的质量成反比 , 加速度的方向跟作用力的方向相同 。其惯性力的表达式为:F=ma 。
- 牛顿第三定律:当两个物体互相作用时 , 彼此施加于对方的力 , 其大小相等、方向相反 , 并在同一条直线上 。
流体力学主要研究在各种力的作用下 , 流体本身的静止状态和运动状态以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律 。流体力学重要应用三大方程:连续性方程、能量方程、动量方程 , 进行展开研究 。
- 连续性方程:是质量守恒定律在流体力学中的具体表述形式 。它的前提是对流体采用连续介质模型 , 速度和密度都是空间坐标及时间的连续、可微函数等 , 是依据质量守恒定律推导出来的 。
- 能量方程:是分析计算热量传递过程的基本方程之一 , 通常表述为:流体微元的内能增量等于通过热传导进入微元体的热量、微元体中产生的热量及周围流体对微元体所作功之和 。是依据能量守恒定律推导出来的 。
- 动量方程:是动量定理在流体力学中的具体应用 。依据动量守恒定律(牛顿第二定律)推导出来的 。
四、功能原理:
根据热力学第二定律 , 能量可转换 , 即可从一种形式转变成另一种形式 , 但不能自行产生 , 也不能毁灭 。功能原理就是阐述能量之间相互转化并用同一单位进行比较的学科 。
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