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空气动力学基本概念

空气动力学基本概念
空气动力学基本概念

第一章

一、大气的物理参数

1、大气的(7个)物理参数的概念

2、理想流体的概念

3、流体粘性随温度变化的规律

4、大气密度随高度变化规律

5、大气压力随高度变化规律

6、影响音速大小的主要因素

二、大气的构造

1、大气的构造(根据热状态的特征)

2、对流层的位置和特点

3、平流层的位置和特点

三、国际标准大气(ISA)

1、国际标准大气(ISA)的概念和基本内容

四、气象对飞行活动的影响

1、阵风分类对飞机飞行的影响(垂直阵风和水平阵风*)

2、什么是稳定风场?

3、低空风切变的概念和对飞行的影响

五、大气状况对飞机机体腐蚀的影响

1、大气湿度对机体有什么影响?

2、临界相对湿度值的概念

3、大气的温度和温差对机体的影响

第二章

1、相对运动原理

2、连续性假设

3、流场、定常流和非定常流

4、流线、流线谱、流管

5、体积流量、质量流量的概念和计算公式。

二、流体流动的基本规律

1、连续方程的含义和几种表达式(注意适用条件)

2、连续方程的结论:对于低速、不可压缩的定常流动,流管变细,流线变密,流速变快;流管变粗,流线变疏,流速变慢。

3、伯努利方程的含义和表达式

4、动压、静压和总压

5、伯努利方程的结论:对于不可压缩的定常流动,流速小的地方,压力大;而流速大的地方压力小。(这里的压力是指静压)

重点伯努利方程的适用条件:1)定常流动。2)研究的是在同一条流线上,或同一条流管上的不同截面。3)流动的空气与外界没有能量交换,即空气是绝热的。4)空气没有粘性,不可压缩——理想流体。

三、机体几何外形和参数

1、什么是机翼翼型;

2、翼型的主要几何参数;

3、翼型的几个基本特征参数

4、表示机翼平面形状的参数(6个)

5、机翼相对机身的角度(3个)

6、表示机身几何形状的参数四、作用在飞机上的空气动力

1、什么是空气动力?

2、升力和阻力的概念

3、应用连续方程和伯努利方程解释机翼产生升力的原理

4、迎角的概念

5、低速飞行中飞机上的废阻力的种类、产生的原因和减少的方法;

6、诱导阻力的概念和产生的原因和减少的方法;

7、附面层的概念、分类和比较;附面层分离的原因

8、低速飞行时,不同速度下两类阻力的比较

9、升力与阻力的计算和影响因素

10、大气密度减小对飞行的影响

11、升力系数和升力系数曲线(会画出升力系数曲线、掌握升力随迎角的变化关系,零升力迎角和失速迎角的概念)

12、阻力系数和阻力系数曲线

13、掌握升阻比的概念

14、改变迎角引起的变化(升力、阻力、机翼的压力中心、失速等)

15、飞机大迎角失速和大迎角失速时的速度

16、机翼的压力中心和焦点概念和区别

六、高速飞行的一些特点

1、什么是空气的可压缩性?

2、飞行马赫数的含义

3、流速、空气密度、流管截面积之间关系

4、对于“超音速流通过流管扩张来加速”的理解

5、小扰动在空气中的传播及其传播速度

6、什么是激波?激波的分类

7、气流通过激波后参数的变化

8、什么是波阻

9、什么是膨胀波?气流通过膨胀波后参数的变化

10、临界马赫数和临界速度的概念

11、激波失速和大迎角失速的区别

12、激波分离

13、亚音速、跨音速和超音速飞行的划分*

14、采用后掠机翼的优缺点比较

第三章

一、飞机重心、机体坐标和飞机在空中运动的自由度

1、机体坐标系的建立

2、飞机在空中运动的6个自由度

二、飞行时作用在飞机上的外载荷及其平衡方程

外载荷组成平衡力系的2个条件*:

①、外载荷的合力等于零(外载荷在三个坐标轴投影之和分别等于零)∑x = 0 ∑Y = 0 ∑Z = 0

②、外载荷的合力矩等于零(外载荷对三个坐标轴力矩之和分别等于零)

∑Mx=0 ∑My= 0 ∑Mz= 0

1、什么是定常飞行和非定常飞行?

2、定常飞行时,作用在飞机上的载荷平衡条件和平衡方程组

三、载荷系数(过载)

1、载荷系数的概念和表示方法及ny 的特点

四、巡航飞行、起飞和着陆

1、什么是巡航飞行和巡航速度

2、影响平飞所需速度的因素

3、最大平飞速度及其影响因素

4、最小平飞速度及其影响因素

5、什么是飞行包线

6、飞机的巡航性能参数

五、水平转弯和侧滑

1、飞机水平转弯的受力分析和载荷系数

2、侧滑和侧滑角的概念

六、等速爬升和等速下滑

1、等速爬升和爬升角的概念

2、等速下滑和下滑角的概念

3、影响下滑角的因素

七、增升原理和增升装置

1、增升装置的作用和原理

2、后缘襟翼的种类和各自采取的增升原理

3、使用后缘襟翼的缺点

4、前缘襟翼的分类和原理

5、前缘缝翼的作用

6、涡流发生器的作用

第四章

飞机的稳定性和操纵性

一、飞机运动参数

1、地面坐标系的建立

2、飞机在空间的姿态表示方法

二、飞机稳定性和操纵性的基本概念

1、稳定性的概念及其分类

2、动稳定性和静稳定性的概念和两者之间的关系

3、飞机的稳定性问题分为哪3个方面

4、什么是飞机的操纵性,飞机的操纵性分为哪3个方面

三、飞机的纵向稳定性

1、什么是飞机的纵向配平,如何实现?

(飞机水平尾翼的一个重要作用就是保证飞机在不同速度下进行定常直线飞行的纵向平衡*。)

2、飞机具有纵向静稳定性的条件是什么?

3、握杆和松杆对于飞机纵向静稳定性的影响(握杆飞行对于纵向静稳定性更加有利)

4、纵向扰动运动的模态及其特征

(①、短周期模态(周期很短、衰减很快);②、长周期模态(周期长、衰减很慢)。

飞机纵向静稳定性的条件是:

第一,使飞机的全机焦点落在重心后面;

第二,焦点和重心要有足够大的距离。

四、飞机的纵向操纵性

1、什么是飞机的纵向操纵,如何实现纵向操纵?

2、水平尾翼的构成和它的作用五、飞机的横侧向静稳定性

1、什么是飞机的横侧向静稳定性?

2、影响飞机侧向静稳定性的因素有哪些?

3、上反角如何影响飞机的侧向静稳定性?

4、飞机方向静稳定性的影响因素?

六、飞机的横侧向动稳定性

1、什么是交叉力矩,交叉力矩是怎样产生的?

2、横侧向扰动的三种模态是什么?

3、螺旋模态产生的原因和过程

4、影响横侧向动稳定性的3个因素

偏航和滚转会产生哪些附加力矩?

影响横侧向动稳定性的3个因素

影响因素之一

①、方向静稳定性和侧向静稳定性的协调1)方向静稳定性过大,易出现螺旋运动模态。2)侧向静稳定性过大,易出现荷兰滚运动模态。影响因素之二②、飞机的主要构造参数影响1)机翼的上反角和后掠角影响了飞机的侧向静稳定性2)垂尾的面积及到飞机重心的距离,影响了方向静稳定性。影响因素之三③、偏航阻尼器—改善动稳定性的措施1)大型高速运输机机身长,绕立轴转动的惯性大,减小了方向静稳定性。2)飞行速度提高,使垂尾对方向静稳定性的贡献减少,减小了飞机的方向静稳定性。此时,侧向静稳定性就显得过大,对荷兰滚模态的稳定性不利。大型高速飞机易出现不稳定的荷兰滚运动。3)改善横侧向动稳定性的一个措施:在方向舵操纵系统中安装偏航阻尼器。

七、飞机的横侧向操纵性

1、如何实现对飞机的侧向操纵

2、什么是副翼操纵失效和反逆,提高副翼反逆的措施有哪些?

3、扰流板怎样提高了副翼对飞机的侧向操纵效率?

4、如何实现对飞机的方向操纵?

5、什么是蹬舵反倾斜现象?

八、飞机主操纵面上的附设装置

1、飞机上的三个主操纵面是什么?

2、在三个主操纵面上附设了能够起到:

重力平衡、气动补偿和气动平衡作用的装置。

3、重力平衡的目的是什么?

4、什么是颤振?什么情况下会发生颤振?

5、什么是操纵力矩和铰链力矩?

6、气动补偿和气动平衡的区别是什么?

7、随动补偿片法和弹簧补偿片法的作用和原理?

空气动力学基础及飞行原理

M8空气动力学基础及飞行原理 1、绝对温度的零度是 A、-273℉ B、-273K C、-273℃ D、32℉ 2、空气的组成为 A、78%氮,20%氢和2%其他气体 B、90%氧,6%氮和4%其他气体 C、78%氮,21%氧和1%其他气体 D、21%氮,78%氧和1%其他气体 3、流体的粘性系数与温度之间的关系是? A、液体的粘性系数随温度的升高而增大。 B、气体的粘性系数随温度的升高而增大。 C、液体的粘性系数与温度无关。 D、气体的粘性系数随温度的升高而降低。 4、空气的物理性质主要包括A、空气的粘性 B、空气的压缩性 C、空气的粘性和压缩性 D、空气的可朔性 5、下列不是影响空气粘性的因素是 A、空气的流动位置 B、气流的流速 C、空气的粘性系数 D、与空气的接触面积 6、气体的压力

、密度<ρ>、温度三者之间的变化关系是 A、ρ=PRT B、T=PRρ C、P=Rρ/ T D、P=RρT 7、在大气层内,大气密度 A、在同温层内随高度增加保持不变。 B、随高度增加而增加。 C、随高度增加而减小。 D、随高度增加可能增加,也可能减小。 8、在大气层内,大气压强 A、随高度增加而增加。 B、随高度增加而减小。 C、在同温层内随高度增加保持

不变。 D、随高度增加可能增加,也可能减小。 9、空气的密度 A、与压力成正比。 B、与压力成反比。 C、与压力无关。 D、与温度成正比。 10、影响空气粘性力的主要因素: A、空气清洁度 B、速度剃度 C、空气温度 D、相对湿度 11、对于空气密度如下说法正确的是 A、空气密度正比于压力和绝对温度 B、空气密度正比于压力,反比于绝对温度 C、空气密度反比于压力,正比于绝对温度 D、空气密度反比于压力和绝对温度 12、对于音速.如下说法正确的是: A、只要空气密度大,音速就大 B、只要空气压力大,音速就大 C、只要空气温度高.音速就大 D、只要空气密度小.音速就大 13、假设其他条件不变,空气湿度大 A、空气密度大,起飞滑跑距离长 B、空气密度小,起飞滑跑距离长 C、空气密度大,起飞滑跑距离短 D、空气密度小,起飞滑跑距离短 14、一定体积的容器中,空气压力 A、与空气密度和空气温度乘积成正比 B、与空气密度和空气温度乘积成反比 C、与空气密度和空气绝对湿度乘积成反比 D、与空气密度和空气绝对温度乘积成正比 15、一定体积的容器中.空气压力 A、与空气密度和摄氏温度乘积成正比

空气动力学期末复习题

第一章 一:绪论;1.1大气的重要物理参数 1、 最早的飞行器是什么?——风筝 2、 绝对温度、摄氏温度和华氏温度之间的关系。——9 5)32(?-T =T F C 15.273+T =T C K 6、摄氏温度、华氏温度和绝对温度的单位分别是什么?——C F K 二:1.1大气的重要物理参数 1、 海平面温度为15C 时的大气压力为多少?——29.92inHg 、760mmHg 、 1013.25hPa 。 3、下列不是影响空气粘性的因素是(A) A 、空气的流动位置 B 、气流的流速 C 、空气的粘性系数 D 、与空气的接触面积 4、假设其他条件不变,空气湿度大(B) A 、空气密度大,起飞滑跑距离长 B 、空气密度小,起飞滑跑距离长 C 、空气密度大,起飞滑跑距离短 D 、空气密度小,起飞滑跑距离短 5、对于音速.如下说确的是: (C) A 、只要空气密度大,音速就大 B 、只要空气压力大,音速就大

C、只要空气温度高.音速就大 D、只要空气密度小.音速就大 6、大气相对湿度达到(100%)时的温度称为露点温度。 三:1.2 大气层的构造;1.3 国际标准大气 1、大气层由向外依次分为哪几层?——对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层。 2、对流层的高度.在地球中纬度地区约为(D) A、8公里。 B、16公里。 C、10公里。 D、11公里 3、现代民航客机一般巡航的大气层是(对流层顶层和平流层底层)。 4、云、雨、雪、霜等天气现象集中出现于(对流层)。 5、国际标准大气指定的依据是什么?——国际民航组织以北半球中纬度地区大气物理性质的平均值修正建立的。 6、国际标准大气规定海平面的大气参数是(B) A、P=1013 psi T=15℃ρ=1、225kg/m3 B、P=1013 hPA、T=15℃ρ=1、225 kg/m3 C、P=1013 psi T=25℃ρ=1、225 kg/m3 D、P=1013 hPA、T=25℃ρ=0、6601 kg/m3 7. 马赫数-飞机飞行速度与当地音速之比。 四:1.4 气象对飞行的影响;1.5 大气状况对机体腐蚀的影响

1第一章 空气动力学基础知识复习过程

1第一章空气动力学 基础知识

第四单元飞机与飞机系统 第一章空气动力学基础知识 1.1 大气层和标准大气 1.1.1 地球大气层 地球表面被一层厚厚的大气层包围着。飞机在大气层内运动时要和周围的介质——空气——发生关系,为了弄清楚飞行时介质对飞机的作用,首先必须了解大气层的组成和空气的一些物理性质。 根据大气的某些物理性质,可以把大气层分为五层:即对流层(变温层)、平流层(同温层)、中间层、电离层(热层)和散逸层。 对流层的平均高度在地球中纬度地区约11公里,在赤道约17公里,在两极约8公里。对流层内的空气温度、密度和气压随着高度的增加而下降,并且由于地球对大气的引力作用,在对流层内几乎包含了全部大气质量的四分之三,因此该层的大气密度最大、大气压力也最高。大气中含有大量的水蒸气及其它微粒,所以云、雨、雪、雹及暴风等气象变化也仅仅产生在对流层中。另外,由于地形和地面温度的影响,对流层内不仅有空气的水平流动,还有垂直流动,形成水平方向和垂直方向的突风。对流层内空气的组 成成分保持不变。 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢1

从对流层顶部到离地面约30公里之间称为平流层。在平流层中,空气只有水平方向的流动,没有雷雨等现象,故得名为平流层。同时该层的空气温度几乎不变,在同一纬度处可以近似看作常数,常年平均值为摄氏零下56.5度,所以又称为同温层。同温层内集中了全部大气质量的四分之一不到一些,所以大气的绝大部分都集中在对流层和平流层这两层大气内,而且目前大部分的飞机也只在这两层内活动。 中间层从离地面30公里到80至100公里为止。中间层内含有大量的臭氧,大气质量只占全部大气总量的三千分之一。在这一层中,温度先随高度增加而上升,后来又下降。 中间层以上到离地面500公里左右就是电离层。这一层内含有大量的离子(主要是带负电的离子),它能发射无线电波。在这一层内空气温度从-90℃升高到1 000℃,所以又称为热层。高度在150公里以上时,由于空气非常稀薄,已听不到声音。 散逸层位于距地面500公里到1 600公里之间,这里的空气质量只占全部大气质量的1011 ,是大气的最外一层,因此也称之为“外层大气”。 1.1.2 大气的物理性质 大气的物理性质主要包括:温度、压强、密度、粘性和可压缩性等。 气体的压强p是指气体作用于容器内壁的单位面积上的正压力。大气的压强是指大气垂直地作用于物体表面单位面积上的力。 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢2

空气动力学期末复习题

空气动力学期末复习题 Company Document number:WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

第一章 一:绪论;大气的重要物理参数 1、最早的飞行器是什么——风筝 2、绝对温度、摄氏温度和华氏温度之间的关系。——9 5)32(?-T =T F C 6、摄氏温度、华氏温度和绝对温度的单位分别是什么——C F K 二:大气的重要物理参数 1、海平面温度为15C 时的大气压力为多少——、760mmHg 、。 3、下列不是影响空气粘性的因素是(A) A 、空气的流动位置 B 、气流的流速 C 、空气的粘性系数 D 、与空气的接触面积 4、假设其他条件不变,空气湿度大(B) A 、空气密度大,起飞滑跑距离长 B 、空气密度小,起飞滑跑距离长 C 、空气密度大,起飞滑跑距离短 D 、空气密度小,起飞滑跑距离短 5、对于音速.如下说法正确的是:(C) A 、只要空气密度大,音速就大 B 、只要空气压力大,音速就大 C 、只要空气温度高.音速就大 D 、只要空气密度小.音速就大 6、大气相对湿度达到(100%)时的温度称为露点温度。 三:大气层的构造;国际标准大气 1、大气层由内向外依次分为哪几层——对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层。

2、对流层的高度.在地球中纬度地区约为(D) A、8公里。 B、16公里。 C、10公里。 D、11公里 3、现代民航客机一般巡航的大气层是(对流层顶层和平流层底层)。 4、云、雨、雪、霜等天气现象集中出现于(对流层)。 5、国际标准大气指定的依据是什么——国际民航组织以北半球中纬度地区大气物理性质的平均值修正建立的。 6、国际标准大气规定海平面的大气参数是(B) A、P=1013psiT=15℃ρ=1、225kg/m3 B、P=1013hPA、T=15℃ρ=1、225 kg/m3 C、P=1013psiT=25℃ρ=1、225 kg/m3 D、P=1013hPA、T=25℃ρ=0、6601 kg/m3 7.马赫数-飞机飞行速度与当地音速之比。 四:气象对飞行的影响;大气状况对机体腐蚀的影响 1、对飞机飞行安全性影响最大的阵风是:(A) A、上下垂直于飞行方向的阵风 B、左右垂直子飞行方向的阵风 C、沿着飞行方向的阵风逆着 D、飞行方向的阵风 2、飞机起飞和着陆应尽量利用(逆风)条件。 3、对飞机起飞降落的安全性威胁最严重的气象条件是(低空风切变)。 4、大气相对湿度超过临界值时,机体腐蚀会由(化学)腐蚀变为(电化学)腐蚀,腐蚀速度将变快。 第二章 流体运动的基本概念 1、飞机相对气流的方向与飞机(D)方向相反。 A、机头 B、机身 C、机翼 D、运动 2、利用风可以得到飞机气动参数,其基本依据是(B) A、连续性假设

最新空气动力学考试题与答案

(1~6) 一、概念 1、理想流体:忽略粘性的流体。 2、粘性:当流体各流层间发生相对滑移时,流体内部表现出阻碍这种相对滑移的性质。 3、完全气体:忽略气体分子的体积,忽略分子间引力和斥力,忽略碰撞完全弹性。 4、等温压缩系数:在可逆定温过程中,压力每升高一个单位体积的缩小率。 5、绝热压缩系数:在可逆绝热过程中,压力每升高一个单位体积的缩小率。 6、热胀系数:在准平衡等压过程中,温度每升高一个单位体积的膨胀率。 7、功率系数:风(空气)实际绕流风机后,所产生的功率与理论最大值P max=1/2ρV02A之比。 8、贝兹极限:功率系数的最大值,其数值为0.593。 9、弦长:前、后缘点所连接直线段的长度。 10、骨架线(中轴线):风力机叶片截面上内切圆圆心的连线。 11、弯度、最大弯度:中轴线与几何弦长的垂直距离称为弯度;中轴线上各点弯度不同,其中最大值为最大弯度。 12、拱度、最大拱度:截面上弦的垂线与轮廓线有两个交点,这两个交点之间的距离称为拱度;截面上弦的垂线上的拱度不同,其中最大值为最大拱度。13、NACA4412:“NACA”,美国航空总局标志;第一个“4”,表示最大弯度出现在弦上距前缘点4/10弦长处;第二个“4”,表示最大弯度为弦长的4%;“12”表示最大拱度为弦长的12%。 14、简述绕流翼型产生升力的原因。 无穷远处均匀来流,绕流如图所示翼型,在尾部锐缘点处产生一个逆时针的漩涡,均匀来流无涡,因此在翼型表面形成一个与尾涡大小相当,方向相反,顺时针漩涡,使上表面流速加快,下表面流速减慢,由伯努利方程,上表面流速减慢,压力增大,上下表面压差产生升力。 15、写出理想流体的伯努利方程(不计重力),并说明其物理意义。 P+1/2ρV2=常数(P/ρ+1/2=常数) 物理意义:流体压力势能与动能之间相互转化,二者之和守恒。 16、简述风能本身及当前风力发电产业链的优缺点。 风能本身优点:清洁、可再生、无污染、分布广 缺点:过于分散、难于收集、稳定性差 风力发电产业链优点:可再生、分布广 缺点:过于分散、难于集中与控制、稳定性差、使用寿命短、成本高17、风力机叶轮转速是多少?20~50r/min 励磁电机转速是多少?1000r/min、1500r/min、3000r/min 如何实现变速?通过变速齿轮箱来实现 二、图表分析与简答。 1、P27 图4.4 推力系数C T关于a=0.5对称。当a=0.5时,C T取最大值,C Tmax=1;当a=0或1时,C T取最小值C Tmin=0;功率系数C p在a≈0.33时,取最大值,C pmax≈0.59

北航空气动力学试题2009(刘沛清)

北京航空航天大学 2008-2009学年第二学期 考试统一用答题册考试课程空气动力学(Ⅰ)(A卷)班级成绩 姓名学号 2009年6月18日

一、选择题(在所选括号内选择一个正确答案 ,每小题4 分,共16分) 1.流体具有以下那几个属性 a. 所有流体不能保持固定的体积() b. 流体能保持固定的形状() c. 在任何状态下,流体不能承受剪切力() d. 在静止状态下,流体几乎不能承受任何剪切力()2.流体微团的基本运动形式包括 a. 仅有平移运动() b. 平移运动与整体旋转运动() c. 平移运动、整体旋转运动和变形运动() d. 平移运动、旋转运动和变形运动()3.以下说法正确的是 a. 理想流体运动的速度势函数满足拉普拉斯方程() b. 理想不可压缩流体的运动存在速度势函数() c. 理想流体无旋流动的速度势函数满足拉普拉斯方程() d. 理想不可压缩流体无旋流动的速度势函数满足拉普拉斯方程()4.在边界层内 a. 流体微团所受的粘性力大于惯性力 ( ) b. 流体微团所受的粘性力大于压力 ( ) c. 流体微团所受的粘性力小于惯性力 ( ) d. 流体微团所受的粘性力与惯性力同量级 ( ) 二、填空题(在括号内填写适当内容,每小题4分,共16 分) 1.流动Re数是表征()。根据其大小可以用来判别流动的()。在圆管中,流动转捩的下临界Re数为()。 2.沿空间封闭曲线L的速度环量定义为(),如果有涡量不为零的涡线穿过该空间曲线所围的区域,则上述速度环量等于()。 3.写出在极坐标系下,速度势函数与径向、周向速度分量之间的关系。 ()

4.一维定常理想不可压流伯努利方程(欧拉方程沿流线的积分)写为( );一维定常绝热流能量方程写为( )。 三、 简答题(每小题4分,共16分) 1.用图形说明理想不可压缩流体有环量圆柱绕流,随涡强Г增大时流线的变化图谱。 2.分别写出流体微团平动速度、旋转角速度、线变形与角变形速率的分量表达式。 3.简述绕流物体压差阻力产生的物理机制。工程上减小压差阻力的主要措施是什么。 4.试简要说明超音速气流通过激波和膨胀波时,波前、后气流参数(速度、压强、温度、密度)的变化趋势是什么,并说明是否为等熵过程。 四、 计算题(共52分) 1.已知流函数323ay y ax -=ψ 表示一个不可压缩流场。①请问该流动是 有旋的还是无旋的?如果是无旋的,请求出势函数。②证明流场中任意一点的速度的大小,仅仅取决于坐标原点到这点的距离。(10分) 2.为了测定圆柱体的阻力系数Cd ,将一个直径为d 、长度为L 的圆柱垂直放入风洞中进行试验,设风洞来流为定常不可压缩均匀流,在图示1-1和2-2断面上测得速度分布,这两个断面上压力分布均匀为大气压Pa ,上下远离柱体的流线处压强也为大气压。试求圆柱的阻力系数。Cd 定义为: 其中,D 为圆柱的阻力, 为空气密度, 为风洞来流速度。(10分) ∞V ρdL V D C d 22 ∞=ρ

1第一章 空气动力学基础知识

第四单元飞机与飞机系统 第一章空气动力学基础知识 1.1 大气层和标准大气 1.1.1 地球大气层 地球表面被一层厚厚的大气层包围着。飞机在大气层内运动时要和周围的介质——空气——发生关系,为了弄清楚飞行时介质对飞机的作用,首先必须了解大气层的组成和空气的一些物理性质。 根据大气的某些物理性质,可以把大气层分为五层:即对流层(变温层)、平流层(同温层)、中间层、电离层(热层)和散逸层。 对流层的平均高度在地球中纬度地区约11公里,在赤道约17公里,在两极约8公里。对流层内的空气温度、密度和气压随着高度的增加而下降,并且由于地球对大气的引力作用,在对流层内几乎包含了全部大气质量的四分之三,因此该层的大气密度最大、大气压力也最高。大气中含有大量的水蒸气及其它微粒,所以云、雨、雪、雹及暴风等气象变化也仅仅产生在对流层中。另外,由于地形和地面温度的影响,对流层内不仅有空气的水平流动,还有垂直流动,形成水平方向和垂直方向的突风。对流层内空气的组成成分保持不变。 从对流层顶部到离地面约30公里之间称为平流层。在平流层中,空气只有水平方向的流动,没有雷雨等现象,故得名为平流层。同时该层的空气温度几乎不变,在同一纬度处可以近似看作常数,常年平均值为摄氏零下56.5度,所以又称为同温层。同温层内集中了全部大气质量的四分之一不到一些,所以大气的绝大部分都集中在对流层和平流层这两层大气内,而且目前大部分的飞机也只在这两层内活动。 中间层从离地面30公里到80至100公里为止。中间层内含有大量的臭氧,大气质量只占全部大气总量的三千分之一。在这一层中,温度先随高度增加而上升,后来又下降。 中间层以上到离地面500公里左右就是电离层。这一层内含有大量的离子(主要是带负电的离子),它能发射无线电波。在这一层内空气温度从-90℃升高到 1 000℃,所以又称为热层。高度在150公里以上时,由于空气非常稀薄,已听不到声音。 散逸层位于距地面500公里到1 600公里之间,这里的空气质量只占全部大气质量的1011 ,是大气的最外一层,因此也称之为“外层大气”。 1.1.2 大气的物理性质 大气的物理性质主要包括:温度、压强、密度、粘性和可压缩性等。

空气动力学基本概念

第一章 一、大气的物理参数 1、大气的(7个)物理参数的概念 2、理想流体的概念 3、流体粘性随温度变化的规律 4、大气密度随高度变化规律 5、大气压力随高度变化规律 6、影响音速大小的主要因素 二、大气的构造 1、大气的构造(根据热状态的特征) 2、对流层的位置和特点 3、平流层的位置和特点 三、国际标准大气(ISA) 1、国际标准大气(ISA)的概念和基本内容 四、气象对飞行活动的影响 1、阵风分类对飞机飞行的影响(垂直阵风和水平阵风*) 2、什么是稳定风场? 3、低空风切变的概念和对飞行的影响 五、大气状况对飞机机体腐蚀的影响 1、大气湿度对机体有什么影响? 2、临界相对湿度值的概念 3、大气的温度和温差对机体的影响 第二章 1、相对运动原理 2、连续性假设 3、流场、定常流和非定常流 4、流线、流线谱、流管 5、体积流量、质量流量的概念和计算公式。 二、流体流动的基本规律 1、连续方程的含义和几种表达式(注意适用条件) 2、连续方程的结论:对于低速、不可压缩的定常流动,流管变细,流线变密,流速变快;流管变粗,流线变疏,流速变慢。 3、伯努利方程的含义和表达式 4、动压、静压和总压 5、伯努利方程的结论:对于不可压缩的定常流动,流速小的地方,压力大;而流速大的地方压力小。(这里的压力是指静压) 重点伯努利方程的适用条件:1)定常流动。2)研究的是在同一条流线上,或同一条流管上的不同截面。3)流动的空气与外界没有能量交换,即空气是绝热的。4)空气没有粘性,不可压缩——理想流体。 三、机体几何外形和参数 1、什么是机翼翼型; 2、翼型的主要几何参数; 3、翼型的几个基本特征参数 4、表示机翼平面形状的参数(6个) 5、机翼相对机身的角度(3个) 6、表示机身几何形状的参数四、作用在飞机上的空气动力 1、什么是空气动力? 2、升力和阻力的概念 3、应用连续方程和伯努利方程解释机翼产生升力的原理 4、迎角的概念 5、低速飞行中飞机上的废阻力的种类、产生的原因和减少的方法; 6、诱导阻力的概念和产生的原因和减少的方法; 7、附面层的概念、分类和比较;附面层分离的原因 8、低速飞行时,不同速度下两类阻力的比较 9、升力与阻力的计算和影响因素 10、大气密度减小对飞行的影响 11、升力系数和升力系数曲线(会画出升力系数曲线、掌握升力随迎角的变化关系,零升力迎角和失速迎角的概念) 12、阻力系数和阻力系数曲线 13、掌握升阻比的概念 14、改变迎角引起的变化(升力、阻力、机翼的压力中心、失速等) 15、飞机大迎角失速和大迎角失速时的速度 16、机翼的压力中心和焦点概念和区别 六、高速飞行的一些特点 1、什么是空气的可压缩性? 2、飞行马赫数的含义 3、流速、空气密度、流管截面积之间关系 4、对于“超音速流通过流管扩张来加速”的理解 5、小扰动在空气中的传播及其传播速度 6、什么是激波?激波的分类 7、气流通过激波后参数的变化 8、什么是波阻 9、什么是膨胀波?气流通过膨胀波后参数的变化 10、临界马赫数和临界速度的概念 11、激波失速和大迎角失速的区别 12、激波分离 13、亚音速、跨音速和超音速飞行的划分* 14、采用后掠机翼的优缺点比较 第三章 一、飞机重心、机体坐标和飞机在空中运动的自由度 1、机体坐标系的建立 2、飞机在空中运动的6个自由度 二、飞行时作用在飞机上的外载荷及其平衡方程 外载荷组成平衡力系的2个条件*: ①、外载荷的合力等于零(外载荷在三个坐标轴投影之和分别等于零)∑x = 0 ∑Y = 0 ∑Z = 0 ②、外载荷的合力矩等于零(外载荷对三个坐标轴力矩之和分别等于零) ∑Mx=0 ∑My= 0 ∑Mz= 0 1、什么是定常飞行和非定常飞行? 2、定常飞行时,作用在飞机上的载荷平衡条件和平衡方程组

航模基础知识空气动力学

航模基础知识空气动力学 一章基础物理 本章介绍一些基本物理观念,在此只能点到为止,如果你在学校已上过了或没兴趣学,请跳过这一章直接往下看。第一节速度与加速度速度即物体移动的快慢及方向,我们常用的单位是每秒多少公尺﹝公尺/秒﹞加速度即速度的改变率,我们常用的单位是﹝公尺/秒/秒﹞,如果加速度是负数,则代表减速。第二节牛顿三大运动定律第一定律:除非受到外来的作用力,否则物体的速度(v)会保持不变。没有受力即所有外力合力为零,当飞机在天上保持等速直线飞行时,这时飞机所受的合力为零,与一般人想象不同的是,当飞机降落保持相同下沉率下降,这时升力与重力的合力仍是零,升力并未减少,否则飞机会越掉越快。第二定律:某质量为m 的物体的动量(p = mv)变化率是正比于外加力F 并且发生在力的方向上。此即著名的F=ma 公式,当物体受一个外力后,即在外力的方向产生一个加速度,飞机起飞滑行时引擎推力大于阻力,于是产生向前的加速度,速度越来越快阻力也越来越大,迟早引擎推力会等于阻力,于是加速度为零,速度不再增加,当然飞机此时早已飞在天空了。第三定律:作用力与反作用力是数值相等且方向相反。你踢门一脚,你的脚也会痛,因为门也对你施了一个相同大小的力第三节力的平衡作用于飞机的力要刚好平衡,如果不平衡就是合力不为零,依牛顿第二定律就会产生加速度,为了分析方便我们把力分为X、Y、Z 三个轴力的平衡及绕X、Y、Z 三个轴弯矩的平衡。轴力不平衡则会在合力的方向产生加速度,飞行中的飞机受的力可分为升力、重力、阻力、推力﹝如图1-1﹞,升力由机翼提供,推力由引擎提供,重力由地心引力产生,阻力由空气产生,我们可以把力分解为两个方向的力,称x 及y 方向﹝当然还有一个z 方向,但对飞机不是很重要,除非是在转弯中﹞,飞机等速直线飞行时x 方向阻力与推力大小相同方向相反,故x 方向合力为零,飞机速度不变,y 方向升力与重力大小相同方向相反,故y 方向合力亦为零,飞机不升降,所以会保持等速直线飞 弯矩不平衡则会产生旋转加速度,在飞机来说,X 轴弯矩不平衡飞机会滚转, Y 轴弯矩不平衡飞机会偏航、Z 轴弯矩不平衡飞机会俯 第四节伯努利定律 伯努利定律是空气动力最重要的公式,简单的说流体的速度越大,静压力 越小,速度越小,静压力越大,这里说的流体一般是指空气或水,在这里当然是 指空气,设法使机翼上部空气流速较快,静压力则较小,机翼下部空气流速较慢, 静压力较大,两边互相较力,于是机翼就被往上推去,然后飞机就 飞起来,以前的理论认为两个相邻的空气质点同时由机翼的前端往后走,一个流 经机翼的上缘,另一个流经机翼的下缘,两个质点应在机翼的后端相会合,经过仔细的计算后发觉如依上述理论,上缘的流速不够大,机翼应该无 法产生那么大的升力,现在经风洞实验已证实,两个相邻空气的质点流经机翼上 缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘 我曾经在杂志上看过某位作者说飞机产生升力是因为机翼有攻角,当气流 通过时机翼的上缘产生”真空”,于是机翼被真空吸上去﹝如图1-6﹞,他的真 空还真听话,只把飞机往上吸,为什么不会把机翼往后吸,把你吸的动都不能动, 还有另一个常听到的错误理论有时叫做***理论,这理论认为空气的质点如同子 弹一般打在机翼下缘,将动量传给机翼,这动量分成一个往上的分量于是产生升 力,另一个分量往后于是产生阻力﹝如图1-7﹞,可是克拉克Y 翼及内凹翼在攻 角零度时也有升力,而照这***理论该二种翼型没有攻角时只有上面”挨子 弹”,应该产生向下的力才对啊,所以机翼不是风筝当然上缘也没有所谓真空。 伯努利定律在日常生活上也常常应用,最常见的可能是喷雾杀虫剂了﹝如

空气动力学原理.

空气动力学原理 空气动力学在科学的范畴里是一门艰深的度量科学,一辆汽车在行使时,会对相对静止的空气造成不可避免的冲击,空气会因此向四周流动,而蹿入车底的气流便会被暂时困于车底的各个机械部件之中,空气会被行使中的汽车拉动,所以当一辆汽车飞驰而过之后,地上的纸张和树叶会被卷起。此外,车底的气流会对车头和引擎舱内产生一股浮升力,削弱车轮对地面的下压力,影响汽车的操控表现。 另外,汽车的燃料在燃烧推动机械运转时已经消耗了一大部分动力,而当汽车高速行使时,一部分动力也会被用做克服空气的阻力。所以,空气动力学对于汽车设计的意义不仅仅在于改善汽车的操控性,同时也是降低油耗的一个窍门。 对付浮升力的方法 对付浮升力的方法,其一可以在车底使用扰流板。不过,今天已经很少有量产型汽车使用这项装置了,其主要原因是因为研发和制造的费用实在太过高昂。在近期的量产车中只有FERRARI 360M 、LOTUS ESPRIT 、NISSAN SKYLINE GT-R还使用这样的装置。 另一个主流的做法是在车头下方加装一个坚固而比车头略长的阻流器。它可以将气流引导至引擎盖上,或者穿越水箱格栅和流过车身。至于车尾部分,其课题主要是如何令气流顺畅的流过车身,车尾的气流也要尽量保持整齐。 如果在汽车行驶时,流过车体的气流可以紧贴在车体轮廓之上,我们称之为A TTECHED 或者LAMINAR(即所谓的流线型)。而水滴的形状就是现今我们所知的最为流线的形状了。不过并非汽车非要设计成水滴的形状才能达到最好的LAMINAR,其实传统的汽车形态也可以达到很好的LAMIAR的效果。常用的方法就是将后挡风玻璃的倾斜角控制在25度之内。FERRARI 360M和丰田的SUPRA就是有此特点的双门轿跑车。 其实仔细观察这类轿跑车的侧面,就不难发现从车头至车尾的线条会朝着车顶向上呈弧形,而车底则十分的平坦,其实这个形状类似机翼截面的形状。当气流流过这个机翼形状的物体时,从车体上方流过的气体一定较从车体下方流过的快,如此一来便会产生一股浮升力。随着速度的升高,下压力的损失会逐渐加大。虽然车体上下方的压力差有可能只有一点点,但是由于车体上下的面积较大,微小的压力差便会造成明显的抓着力分别。一般而言,车尾更容易受到浮升力的影响,而车头部分也会因此造成操控稳定性的问题。 传统的房车、旅行车和掀背车这类后挡风玻璃较垂直的汽车,浮升力对它们的影响会较为轻微,因为气流经过垂直的后窗后就已经散落,形成所谓的乱流效果,浮升力因此下降,但是这些乱流也正是气流拉力的来源。有些研究指出像GOLF之类的两厢式掀背车,如车顶和尾窗的夹角在30度之内,它所造成的气流拉力会较超过30度的设计更低。所以有些人就会想当然的认为只要将后窗的和车顶的夹角控制在28至32度之间,就能同时兼顾浮升力和空气拉力的问题。其实问题并没有那么简单,在这个角度范围里气流既不能紧贴在车体上也不足以造成乱流,如此一来将很难预计空气的流动情况。因为汽车在行驶时并非在一个水平面上行驶,随着悬挂系统的上下运动,其实汽车的离地距离是一个变量,而气流在流过车体上下所造成的压力差也会随时改变,同时在车辆过弯时车尾左右的气流动态也会对车尾的

空气动力学经典题目

空气动力学基础及飞行原理笔试题 1绝对温度的零度是: C A -273℉ B -273K C -273℃ D 32℉ 2 空气的组成为 C A 78%氮,20%氢和2%其他气体 B 90%氧,6%氮和4%其他气体 C78%氮,21%氧和1%其他气体 D 21%氮,78%氧和1%其他气体 3 流体的粘性系数与温度之间的关系是? B A液体的粘性系数随温度的升高而增大。 B气体的粘性系数随温度的升高而增大。 C液体的粘性系数与温度无关。 D气体的粘性系数随温度的升高而降低。 4 在大气层内,大气密度: C A在同温层内随高度增加保持不变。 B随高度增加而增加。 C随高度增加而减小。 D随高度增加可能增加,也可能减小。 5 在大气层内,大气压强: B A随高度增加而增加。 B随高度增加而减小。 C在同温层内随高度增加保持不变。 C随高度增加可能增加,也可能减小。 6 增出影响空气粘性力的主要因素 B C A空气清洁度 B速度梯度 C空气温度 D相对湿度 7 对于空气密度如下说法正确的是 B A空气密度正比于压力和绝对温度 B空气密度正比于压力,反比于绝对温度C空气密度反比于压力,正比于绝对温度 D空气密度反比于压力和绝对温度 8 “对于音速.如下说法正确的是” C A只要空气密度大,音速就大” B“只要空气压力大,音速就大“ C”只要空气温度高.音速就大” D“只要空气密度小.音速就大” 9 假设其他条件不变,空气湿度大: B A空气密度大,起飞滑跑距离长B空气密度小,起飞滑跑距离长 C空气密度大,起飞滑跑距离短 D空气密度小,起飞滑跑距离短 10一定体积的容器中。空气压力 D A与空气密度和空气温度乘积成正比 B与空气密度和空气温度乘积成反比

空气动力学基础知识及飞行基础原理

-/ M8空气动力学基础及飞行原理 1、绝对温度的零度是 A、-273℉ B、-273K C、-273℃ D、32℉ 2、空气的组成为 A、78%氮,20%氢和2%其他气体 B、90%氧,6%氮和4%其他气体 C、78%氮,21%氧和1%其他气体 D、21%氮,78%氧和1%其他气体 3、流体的粘性系数与温度之间的关系是? A、液体的粘性系数随温度的升高而增大。 B、气体的粘性系数随温度的升高而增大。 C、液体的粘性系数与温度无关。 D、气体的粘性系数随温度的升高而降低。 4、空气的物理性质主要包括 A、空气的粘性 B、空气的压缩性 C、空气的粘性和压缩性 D、空气的可朔性 5、下列不是影响空气粘性的因素是 A、空气的流动位置 B、气流的流速 C、空气的粘性系数 D、与空气的接触面积 6、气体的压力

、密度<ρ>、温度三者之间的变化关系是 A、ρ=PRT B、T=PRρ C、P=Rρ/ T D、P=RρT 7、在大气层内,大气密度 A、在同温层内随高度增加保持不变。 B、随高度增加而增加。 C、随高度增加而减小。 D、随高度增加可能增加,也可能减小。 8、在大气层内,大气压强 A、随高度增加而增加。 B、随高度增加而减小。 C、在同温层内随高度增加保持不变。

-/ D、随高度增加可能增加,也可能减小。 9、空气的密度 A、与压力成正比。 B、与压力成反比。 C、与压力无关。 D、与温度成正比。 10、影响空气粘性力的主要因素: A、空气清洁度 B、速度剃度 C、空气温度 D、相对湿度 11、对于空气密度如下说法正确的是 A、空气密度正比于压力和绝对温度 B、空气密度正比于压力,反比于绝对温度 C、空气密度反比于压力,正比于绝对温度 D、空气密度反比于压力和绝对温度 12、对于音速.如下说法正确的是: A、只要空气密度大,音速就大 B、只要空气压力大,音速就大 C、只要空气温度高.音速就大 D、只要空气密度小.音速就大 13、假设其他条件不变,空气湿度大 A、空气密度大,起飞滑跑距离长 B、空气密度小,起飞滑跑距离长 C、空气密度大,起飞滑跑距离短 D、空气密度小,起飞滑跑距离短 14、一定体积的容器中,空气压力 A、与空气密度和空气温度乘积成正比 B、与空气密度和空气温度乘积成反比 C、与空气密度和空气绝对湿度乘积成反比 D、与空气密度和空气绝对温度乘积成正比 15、一定体积的容器中.空气压力 A、与空气密度和摄氏温度乘积成正比 B、与空气密度和华氏温度乘积成反比 C、与空气密度和空气摄氏温度

空气动力学原理(经典)

空气动力学原理(经典)
空气动力学原理 空气动力学在科学的范畴里是一门艰深的度量科学, 一辆汽车在行使时, 会 对相 对静止的空气造成不可避免的冲击, 空气会因此向四周流动, 而蹿入车底的 气流便会 被暂时困于车底的各个机械部件之中, 空气会被行使中的汽车拉动, 所 以当一辆汽车 飞驰而过之后, 地上的纸张和树叶会被卷起。 此外, 车底的气流会 对车头和引擎舱 内产生一股 浮升力 , 削弱车轮对地面的下压力, 影响汽车的操控 表现。b5E2RGbCAP 另外, 汽车的燃料在燃烧推动机械运转时已经消耗了一大部分动力, 而当汽 车高 速行使时, 一部分动力也会被用做克服空气的阻力。 所以, 空气动力学对于 汽车设 计的意义不仅仅在于改善汽车的 操控性 ,同时也是降低油耗的一个窍门。 对付浮升 力的方法 p1EanqFDPw 对付浮升力的方法,其一可以在车底使用扰流板。不过,今天已经很少有 量产型汽 车使用这项装置了,其主要原因是因为研发和制造的费用实在太过高 昂。在近期的量 产车中只有 FERRARI 360M 、 LOTUS ESPRIT 、 NISSAN SKYLINE GT -R 还使用这样的 装置。DXDiTa9E3d 另一个主流的做法是在车头下方加装一个坚固而比车头略长的阻流器。 它可 以 将气流引导至引擎盖上, 或者穿越水箱格栅和流过车身。 至于车尾部分, 其课 题主 要是如何令气流顺畅的流过车身,车尾的气流也要尽量保持整齐。RTCrpUDGiT 如果在汽车行驶时, 流过车体的气流可以紧贴在车体轮廓之上, 我们称之为 ATTECHED 或者 LAMINAR (即所谓的流线型) 。 而水滴的形状就是现今我们所知的 最 为流线的形状了。不过并非汽车非要设计成水滴的形状才能达到最好的 LAMINAR , 其
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Para 1 基本原理 (1)

Para 1 基本原理Notes: Para. 1.appreciate: understand fully,评价,估价,理解 unsuitability :不适合,不相称,不匹配 present: submit, offer, give,提出,设置 2.patent: n,专利v,取得…专利 athodyd: 航空热力管道,冲压式喷气发动机 ram jet: 冲压喷气发动机 3.turbo-propeller engine: 涡轮螺桨发动机 viscount aircraft: 子爵式飞机 twin-spool: 双转子 triple-spool: 三转子 by-pass: 双涵式,内外涵 ducted fan: 管道风扇式,涵道风扇式 4.piston engine: 活塞发动机 solely:单独地,独自地,只是 5.pulse jet: 脉动式发动机 turbo/ram jet: 涡轮/冲压喷气发动机 6.momentum: 动量 issue:流出,放出 impart…to…:give,给予 jet: 喷嘴 8.sprinkler: 喷水器 by virtue of: 凭借,利用 firefighting: 消防 hose: 软管 carnival: 狂欢节 9.resultant: 合成的,总的 10.convert…into…:change…into, 11.convergent: 收敛的 divergent: 发散的 target vehicle: 耙机 12.intermittent: 间歇的,周期性的 static:静止的,静态的 dynamic:动力的,动态的 aero-:空气的 aerodynamic:空气动力学的 robust:坚固的,强壮的 spring-loaded:绷有弹簧的 (图1-7):shutter valve:薄片式,快门式阀门,节气活门depression:下降 rotor:旋翼

空气动力学复习题

飞行原理空气动力学复习思考题 第一章低速气流特性 1.何谓连续介质为什么要作这样的假设 连续介质——把空气看成是由空气微团组成的没有间隙的连续体。 作用——把空气压强(P)、密度(ρ)、温度(T)和速度(V)等状态 参数看作是空间坐标及时间的连续函数,便于用数学工具研究流体力 学问题。 2.何谓流场举例说明定常流动与非定常流动有什么区别。 流场——流体所占居的空间。 定常流动——流体状态参数不随时间变化; 非定常流动——流体状态参数随时间变化; 3.何谓流管、流谱、流线谱低速气流中,二维流谱有些什么特点 流线谱——由许多流线及涡流组成的反映流体流动全貌的图形。 流线——某一瞬间,凡处于该曲线上的流体微团的速度方向都与该曲 线相应点的切线相重合。 流管——通过流场中任一闭合曲线上各点作流线,由这些流线所围成的管子。 二维流谱——1.在低速气流中,流谱形状由两个因素决定:物体剖面形状, 物体在气流中的位置关系。 2.流线的间距小,流管细,气流受阻的地方流管变粗。 3.涡流大小决定于剖面形状和物体在气流中的关系位置。 4.写出不可压缩流体和可压缩流体一维定常流动的连续方程,这两个方程有什么不同有什么联系 连续方程是质量守恒定律应用于运动流体所得到的数学关系式。 在一维定常流动中,单位时间内通过同一流管任一截面的流体质量都 相同。方程表达式:m=ρVA 不可压流中,ρ≈常数, 方程可变为: VA=C(常数) 气流速度与流管切面积成反比例。 可压流中,ρ≠常数, 方程可变为: m=ρVA

图1-7一翼剖面流谱 适用于理想流体和粘性流体 5. 说明气体伯努利方程的物理意义和使用条件。 方程表达式:常量=++gh V P ρρ22 1 高度变化不大时,可略去重力影响,上式变为:常量==+022 1 p V p ρ 即: 静压+动压=全压(P 0相当于V=0时的静压) 方程物理意义: 空气在低速一维定常流动中,同一流管的各个截面上,静压与动压之和(全压)都相等。由此可知,在同一流管中,流速快的地方,压力(P )小;流速慢的地方,压力(P )大。 方程应用条件 1.气流是连续的、稳定的气流(一维定常流); 2.在流动中空气与外界没有能量交换; 3.空气在流动中与接触物体没有摩擦或 摩擦很小,可以忽略不计(理想流体); 4.空气密度随流速的变化可忽略不计 (不可压流)。 6.图1-7为一翼剖面的流谱,设A 1=米2,?A 2=米2,A 3=米2,V 1=100米/秒,P 1=101325帕斯卡,ρ=225千克/米3。求V 2、P 2;V 3、P 3。 P 1+2121V ρ=P 2+2221V ρ=P 3+232 1V ρ V 1A 1=V 2A 2=V 3A 3

叶片的空气动力学基础

叶片的空气动力学基础 在风力机基础知识一节中介绍过叶片的升力与阻力基本知识,本节将进一步介绍相关理论知识。在风力机基础知识一节中已作介绍的不再重复,仅介绍有关内容的提高部分。 常用叶片的翼型 由于平板叶片攻角略大就易产生气流分离,阻力增大;平板的强度也很低,所以正式的叶片截面都就是流线型的,即使有一定厚度阻力也很小。图1就是一幅常见翼型的几何参数图,该翼型的中弧线就是一条向上弯曲的弧线,称这种翼型为不对称翼型或带弯度翼型,比较典型的带弯度翼型为美国的NACA4412。 图1--翼型的几何参数 当弯度等于0时,中弧线与弦线重合,称这种翼型为对称翼型,图2就是一个对称翼型,比较典型的对称翼型为美国的NACA0012。

图2--对称翼型的几何参数 图3就是一个性能较好的适合风力机的低阻翼型,就是带弯度翼型,在水平轴风力机中应用较多。 图3--带弯度的低阻翼型 翼型的升力原理 有关翼型的升力原理解释有多种,归纳起来主要依据就是基于牛顿定律的气流偏转产生反作用力与基于伯努利原理的气流速度不同产生压差两个原理,我们结合这两个原理对翼型的升力作通俗的解释。

带弯度翼型在攻角为0度时的升力与阻力 图4就是一个带弯度翼型在攻角为0度时的流线图与压强分布图,左图就是该翼型的流线图,由于翼型上下面不对称,气流在上下面的流动状态也不同。翼型上表面就是凸起的,通道截面减小,气流的流速会加快,另一个原因就是凸起的表面使翼型后面的气压有所减小,前后的压差使得气流速度加快,特别就是翼型上表面前端流速较快。翼型下表面较平,多数气流基本就是平稳流过,由于由于上表面前端高速气流产生低压的吸引,翼型前端气流都向上表面流去,造成靠下表面的气流通道加宽,导致靠近下表面的气流速度有所下降。这样流过上表面的气流速度要比下表面快,根据伯努利原理,流速快的地方压力比流速慢的地方压力小,也就就是说翼型下方压力大于上方,压力差使翼型获得一个向上的力Fl,所以说带弯度翼型在攻角为0度时也会有升力。 图4--翼型在攻角为0度时的流线图与压强分布图图4右图就是该翼型的压力分布图,图中翼型上部分浅绿色区域内的绿色箭头线就是上表面的压力分布,箭头线的长短与方向表示该点的压

空气动力学

基于空气动力学的车身设计方法 14车辆卓越雷方龙1408032214 现如今工业技术急速进步,为汽车工业发展创造了良好的契机,汽车变得越来越普及、越来越高速,由此车身空气动力学曲线问题得到诸多研究人员的热点关注。 众所周知,车速越快阻力越大,空气阻力与汽车速度的平方成正比。如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很大,会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。据测试,一辆以100km/h速度行驶的汽车,发动机输出功率的80%将被用来克服空气阻力,减少空气阻力,就能有效地改善汽车的行驶经济性。如图1为空气流动对汽车的各方面影响。 图1 自卡尔·本次在1886年发明生产出世界上第一辆汽车起,汽车已有了百年的发展历史。从汽车造型角度而言,自最初的马车型汽车(无空气动力学阶段),到现如今的复合型汽车(空气动力学高度化阶段),车身空气动力学曲线发展收获了显著的成效[1]。车身空气动力学一方面重要影响着汽车的各式各样关键性能,好比动力性能、安全性能、环保性能以及经济性能等,另一方面也重要影响着汽车的外观转变及审美发展潮流。随着社会经济发展,人们生活水平日益改善,人们对于出行必备交通工具汽车的性能要求愈来愈高,汽车生产商对于车辆的气动特征也越来越关注,气动性能的好坏以转变成汽车行业竞争的关键因素。 汽车在行驶中由于空气阻力的作用,围绕着汽车重心同时产生纵向,侧向和垂直等三个方向的空气动力量,对高速行驶的汽车都会产生不同的影响,其中纵向空气力量是最大的空气阻力,大约占整体空气阻力的80%以上。

一、在研究汽车空气动力学的过程中的三种方法。 (1)、理论研究方法理论研究方法通过抓住所分析问题的主要影响因素,抽象出合理的简化理论模型,并根据总结出来的相关物理定律和有关介质性质的试验公式来建立描述介质运动规律的积分或微分方程。然后利用各种数学工具及相应的初始、边界条件解出方程组,通过对解分析来揭示各种物理量的变化规律,包括将它与实验或观察资料对照,确定解的准确度和适用范围。 (2)、数值计算研究方法由于数学发展水平的局限,理论研究只能建立较为简单的近似模型,无法完全满足研究更复杂更符合实际的气流的要求。于是近年来出现了依托快速电子计算机进行有效数值计算的方法CFD,其中包括有限元法、有限差分法等,它属于汽车计算机辅助空气动力学CAA的设计范畴,并已成为与理论分析和实验并列或具有同等重要性的研究方法。其优点是能够用来预测或解决一些理论及实验无法处理的复杂流动问题,取代部分实验环节,省时省工。但它要求事前对问题的物理特性有足够的理解,提炼出较精确的数学方程及相应的初始、边界条件等。但这些都离不开试验和理论方法的支持,并且数值方法通常无法直接反映同类问题中有普遍指导意义的结论或规律。 (3)、试验研究方法试验研究方法在空气动力学研究中占有重要地位,如风洞试验法、道路试验法。它使人们能在与所研究问题相同或相近条件下进行观测,提供建立运动规律及理论模型的依据,检验理论或计算结果的准确性、可靠性和适用范围,其作用是不可替代的。但试验方法受限于试验手段、设备和经费等物质条件,甚至有些问题尚无法在实验室中进行研究。 理论、数值计算和试验三种方法相互促进,彼此影响,取长补短从而推动汽车空气动力学的不断发展。 二、轿车外形设计的两种方法 (1)、局部最优化方法。基本思路是在满足功能、工艺学、人机工程学、安全法规以及美学造型等方面的要求下设计出汽车车身造型,然后再进行空气设计程序。此方法的优点是:操作简单,在流线型较差的车上有较好的效果。通过对原始模型仿真,从结果中得出某细节修改的模型,再重新进行仿真分析。像这样循环反复,最终达到自己预期的目标。这种方法在现实设计中运用广泛。 (2)、整体最优化方法。整体最优化是基于空气动力学原理,在汽车造型设计初期获得极佳的气动特性的理想外形,接着再根据功能结构需求,调整集合的局部外形,使其满足人机工程学、国家安全法规等各个必要因素的汽车[1]。所以,对于这种汽车的空气动力学设

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