流體系統每一部分的熵在運動過程中都保持不變的一種流動。等熵流動要求每個流體質點的熵在流動過程中保持不變,即
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,
式中
S為熵;
v為速度;
t為時間;
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為
隨體導數;▽為梯度算符。在等熵流動中,雖然每個流體質點的熵保持不變,但不同流體質點的熵可以有不同的值,因而整個流場內的熵並非常數。如果流場在初始時刻是勻熵的(即各流體質點的熵相同),則等熵流動將使流場在任何時刻都是勻熵的,即
S等於常數。有人把這種運動也稱為等熵流動。
可逆的絕熱流動都是等熵流動,不可逆的絕熱流動則是不等熵的,由熱力學第二定律可知熵總是增加的,即
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。用熵表示的能量方程為:
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,
式中
ρ為密度;
T為熱力學溫度;
k為熱導率;ф為粘性耗損項。因此,要保持
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,必須使熱傳導項與粘性耗損項正好抵消,這在實際上是很難實現的。因此,有時把等熵流動和可逆的絕熱流動看成是等同的。從能量方程還可看出,忽略粘性和熱傳導的流體連續運動一定也是等熵流動。
對於比熱為常數的完全氣體,熵表為:
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,
式中
CV為定容比熱;
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為氣體
比熱比,
Cp為定壓比熱;
p為壓力;
C為常數。從等熵方程
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可得出
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。它同連續性方程
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和運動方程
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一起,構成瞭經典氣體動力學的封閉運動方程組。
參考書目
H.W.李普曼、A.羅什柯合著,時愛民等譯:《氣體動力學基礎》,機械工業出版社,北京,1981。(H.W.Liepmann and A.Roshko,Elements of Gasdynamics,John Wiley &Sons,New York,1957.)