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空气动力学基础 空气动力学

作者:ManBetX体育官网 发布时间:2020-08-11 09:19 点击数:

  空气动力学基础 空气动力学_物理_自然科学_专业资料。空气动力学与飞行原理 第2章 空气动力学 ? 知识要求 ? 熟练掌握流体流动的基本规律 ? 熟练掌握机体几何外形参数的表示和概念 ? 能够根据相关知识对飞机所受空气动力进行分析 ? 掌握高速飞行理

  空气动力学与飞行原理 第2章 空气动力学 ? 知识要求 ? 熟练掌握流体流动的基本规律 ? 熟练掌握机体几何外形参数的表示和概念 ? 能够根据相关知识对飞机所受空气动力进行分析 ? 掌握高速飞行理论 2.1 流体流动的基本概念 ? 研究 ? 作用在飞机上的空气动力 ? 气流 ? 空气的流动称为气流。 ? 空气相对物体的流动,称为相对气流。 2.1.1 相对运动原理 ? 作用在飞机上的空气动力取决于飞机和空气之间的相 对运动情况,而与观察、研究时所选用的参考坐标无 关。 ? 将飞机的飞行转换为空气的流动,使空气动力问题的 研究大大简化。风洞实验就是根据这个原理建立起来 的。 2.1.2 连续性假设 ? 连续性假设 ? 在进行空气动力学研究时,将大量的、单个分子组成的大气 看成是连续的介质。 ? 连续介质 ? 组成介质的物质连成一片,内部没有任何空隙。 ? 在其中任意取一个微团都可以看成是由无数分子组成 ,微团表现出来的特性体现了众多分子的共同特性。 ? 微小的局部也可代表整体 2.1.3 流场、定常流和非定常流 ? 流场 ? 流体流动所占据的空间。 ? 非定常流 ? 在流扬中的任何一点处,如果流体做困流过时的流动多数随 时间变化,称为非定常流;这种流场被称为非定常流场。 ? 定常流 ? 如果流体微团流过时的流动参数——速度、压力、温度、密 度等不随时间变化,这种流动就称为定常流,这种流场被称 为定常流场。 2.1.4 流线、流线谱、流管和流量 ? 流线和流线谱 ? 在定常流动中,空气微团流过的路线(轨迹)叫作流线。 ? 由许多流线所组成的图形,叫做流线谱。 ? 一般情况下流线不能相交。因此,由许多流线所围成的管子 称为流管。流线间隔缩小,表明流管收缩;反之,表明流管 扩张。 ? 体积流量 Q? Av ? 质量流量 qm ??Av 2.2 流体流动的基本规律 ? 2.2.1 连续方程 ? 连续方程是质量守恒定律在流体定常流动中的应用。 ? 连续方程: ? ? ? 1 A 1 v 1?2 A 2 v 2?3 A 3 v 3? ... ? 对于不可压缩流体,连续方程可以简化为: A 1v1?A 2v2?A 3v3?... ? 流体的流速与流管的横截面积成反比 ? 注意:质量流量恒定! ? 2.2.2 伯努利方程 ? 伯努利方程是能量守恒定律在流体流动中的应用。 ? 前提:不可压缩、无粘性、流管高度基本不变,与外界无能 量交换 ? 则:流体的流体具有的能量可以在压力能和动能之间进行转 换,但能量的总和保持不变 p?1?v2 2 ?p0 ?常数 p ——静压。单位体积流体具有的压力能。 1 2 ?v2 ——动压。单位体积流体具有的动能。 ? 伯努利定理表明 ? 理想流体沿流管流动过程中,流速增大的地方,静压力必然 减小,反之亦然。 ? 这个定理不能用于高速气流中! ? 联系连续方程和伯努利方程,可得出以下结论: ? 不可压缩的、理想的流体在进行定常流动时: ? 流管变细,流体的流速将增加,流体的动压增大,静压将减 小; ? 流管变粗,流体的流速将减小,流体的动压减小,静压将增 加。 ? 飞机机翼气动升力的产生: ? 当气流流过机翼表面时,由于气流的方向和机翼所采用的翼 型,在机翼表面形成的流管就像图2 - 5 中所示的那样变细或 变粗,流体中的压力能和功能之间发生转变,在机翼表面形 成不同的压力分布,从而产生升力。 2.3 机体几何外形和参数 ? 2. 3.1 机翼的几何外形和参数 ? 机翼翼型 ? 机翼平面形状 ? 机翼相对机身的安装位置 1.机翼翼型 ? 翼型 ? 用平行机身对称面的平面切割机翼所得机翼的切面形状 ? 翼型参数 ? 弦线、弦长b ? 厚度、相对厚度 最大厚度、相对厚度、最大厚度位置 ? 中弧线、弯度、相对弯度 最大弯度、相对弯度、最大弯度位置 a平板翼型 b弯板翼型 c超临界翼型 d哥廷根398 e低亚音速翼型 f g对称翼型,常用于尾翼 h i超音速菱形翼型 j超音速双弧形翼型 2.机翼平面形状和参数 ? 机翼平面形状 ? 机翼平面形状是飞机处于 水平状态时,机翼在水平 面上的投影形状 ? (a)矩形;(b)梯形; (c)椭圆形; ? (d)后掠翼; ? (e)(f)和(g)为三角 形和双三角形。 ? 参数 ? 机翼面积S ? 梢根比η ? 翼展展长L ? 展弦比λ ? 后掠角χ ? 平均空气动力弦长 3.机翼相对机身的安装位置 ? (1)机翼相对机身中心线的高 度位置 ? 上单翼、下单翼和中单翼 ? (2) 机翼相对机身的角度 ? 安装角 机翼弦线与机身中心线之间的夹角叫安装角。 加大安装角叫“内洗” (Wash in) ,通过调整外撑轩的长 度减小安装角叫“ 外洗” (Wash out) ? 上反角ψ、下反角-ψ 机翼底面与垂直机体立轴平面之间的夹角 ? 纵向上反角 机翼安装角与水平尾翼安装角之差叫纵向上反角 一般水平尾翼的安装角为负,前缘下偏。 2.3.2机身的几何形状和参数 ? 为了减小阻力, 一般机身前部为圆头锥体, 后都为尖 削的锥体,中间较长的部分为等剖面柱体。 ? 表示机身儿何形状特征的参数 ? 机身长度Lah ? 最大当量直径Dah ? 长细比λah =Lah/Dah 2.4 作用在飞机上的空气动力 ? 2.4.1 空气动力、升力和阻力 ? 2.4.2 升力的产生 ? 2.4.3 阻力 ? 2.4.4 升力和阻力 ? 2.4.5 升力系数曲线、阻力系数曲线 机翼的压力中心和焦点(空气动力中心) 2.4.1 空气动力、升力和阻力 ? 空气动力 ? 空气作用在与之有相对运动物体上的 力称为空气动力。 ? 飞机飞行时,作用在飞机各部件上 的空气动力的合力叫做飞机的总空 气动力, 用R 表示。 ? 总空气动力R 的作用点叫压力中心


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