空气动力学基础(英文版)第二章
空气动力学基础-第2章

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§2.1.1 拉格朗日方法与欧拉方法
因为质点的坐标位置是时间 t 的函数,对于给定的流体质点(a,b,c) ,速度表达式是: 流体质点的加速度为:
2.1.1 拉格朗日方法与欧拉方法
这里使用偏导数是因为坐标同时是时间和质点标号的函数,求导时要求a,b,c固定不变,即求导是针对同一流体质点的。
实验录像:迹线、脉线、时间线与流线的关系
2.1.3 流线、流管、流面与流量
例. 设有一个二维非定常流场其速度分布是 : 求t=0时过(1,1)的流线和迹线。问定常时 结果如何? 解: 求流线,由流线方程(其中 t 固定当常数看) : 积分得任一时刻 t 流线族为:
t=0时刻流线族为: (这也是定常流流线族)
第 2 章 流体运动学和动力学基础
2.1 描述流体运动的方法 2.2 流体微团运动的分析 2.3 理想流体运动微分方程组 2.3.1 连续方程 2.3.2 Euler运动微分方程组 2.3.3 Bernoulli积分及其物理意义 2.3.4 Bernoulli方程的应用 § 2.4 流体运动积分方程组 2.4.1 Lagrange型积分方程 2.4.2 Reynolds输运方程 2.4.3 Euler型积分方程 § 2.5 环量与涡
流线与速度方向相切即:
4
2.1.3 流线、流管、流面与流量
或流线上的切线切线方向数与速度方向数对应成比例,表为微分的关系则有
此式称为流线微分方程。
设流线上位移向量: 又设速度向量:
3
流线是反映流场某瞬时流速方向的曲线。其是同一时刻,由不同流体质点组成的。与迹线相比,迹线是同一质点不同时刻的轨迹线。根据流线的定义,可知流线具有以下性质: 在定常流动中,流体质点的迹线与流线重合。在非定常流动中,流线和迹线一般是不重合的。 在定常流动中,流线是流体不可跨越的曲线。 2.1.3 流线、流管、流面与流量
空气动力学基础 安德森 双语

空气动力学基础安德森双语引言空气动力学是研究空气对物体运动的影响的学科,它在航空航天工程、汽车工程、建筑设计等领域都有广泛的应用。
本文将以安德森的《空气动力学基础》为基础,通过双语方式探讨空气动力学的基本概念、原理和应用。
空气动力学概述什么是空气动力学•空气动力学是研究空气对物体运动的影响的学科。
•它主要研究空气动力学力学、空气动力学热力学和空气动力学光学等方面的问题。
空气动力学的应用领域•航空航天工程:研究飞机和火箭等飞行器的设计和性能。
•汽车工程:研究汽车的空气动力学性能,提高汽车的操控性和燃油经济性。
•建筑设计:研究建筑物的空气流动,改善室内空气质量和降低能耗。
空气动力学基本原理流体力学基础1.流体的定义:流体是指能够流动的物质,包括液体和气体。
2.流体的运动描述:流体的运动可以通过速度场和压力场来描述。
3.流体的运动方程:流体的运动可以由连续性方程、动量方程和能量方程描述。
空气动力学力学1.空气动力学力学的基本原理:空气动力学力学研究空气对物体的力学作用。
2.升力和阻力:升力是垂直于飞行器运动方向的力,阻力是与飞行器运动方向相反的力。
3.升力和阻力的计算:升力和阻力可以通过气动力系数和流体动力学原理进行计算。
空气动力学热力学1.空气动力学热力学的基本原理:空气动力学热力学研究空气对物体的热力学作用。
2.空气的物理性质:空气的物理性质包括密度、压力和温度等。
3.空气的热力学过程:空气的热力学过程可以通过气体状态方程和热力学原理进行描述。
空气动力学光学1.空气动力学光学的基本原理:空气动力学光学研究空气对光的传播和折射的影响。
2.折射现象:当光线从一个介质传播到另一个介质时,会发生折射现象。
3.折射定律:折射定律描述了光线在折射过程中的角度关系。
空气动力学的应用航空航天工程中的应用1.飞行器设计:空气动力学原理用于飞行器的气动外形设计和性能评估。
2.飞行力学:空气动力学原理用于飞行器的姿态控制和飞行性能分析。
空气动力学基础 安德森 双语

空气动力学基础安德森双语《空气动力学基础:安德森双语》1. 引言空气动力学是研究飞行器在空气中运动的力学原理,它对于航空航天工程领域有着深远的影响。
本文将以经典教材《空气动力学基础》(Fundamentals of Aerodynamics)为依据,结合安德森(John D. Anderson)提出的双语教学理念,深入探讨这一领域的基础知识。
2. 空气动力学基础概述2.1 空气动力学的定义与重要性2.2 安德森对于双语教学的理念解读2.3 《空气动力学基础》这一教材的特点和优势3. 空气动力学基本理论3.1 气体动力学方程及其意义3.2 麦克斯韦方程组在空气动力学中的应用3.3 安德森对于这些基本理论的教学方法4. 飞行器设计中的应用4.1 对于飞行器气动设计的要求4.2 安德森双语教学对于多国家工程师的启发4.3 气动优化在飞行器设计中的应用实例5. 个人观点与总结5.1 对于双语教学的认识与体会5.2 空气动力学基础对于航空航天领域的重要性5.3 对于《空气动力学基础》教材的个人评价在学完《空气动力学基础》这门课之后,我对于这一领域有了更加深入的理解。
安德森提出的双语教学理念不仅让更多的学生能够接触和学习到这一知识,也为多国家的工程师们带来了更多的启发与帮助。
希望未来能够看到更多的优质教材以及教学方法的出现,推动航空航天领域的发展与进步。
空气动力学是航空航天领域的核心学科之一,它研究飞行器在空气中的运动和受力情况。
在现代航空航天工程中,空气动力学的理论基础和应用技术被广泛应用于飞行器的设计、制造和运行中。
本文将继续深入探讨空气动力学基础的相关内容,并结合安德森提出的双语教学理念进行进一步的思考和解析。
在空气动力学基础概述部分,我们已经介绍了空气动力学的基本定义和重要性,以及安德森对于双语教学的理念解读。
空气动力学是研究飞行器在空气中受到的气动力学影响,包括升力、阻力和推进力等。
它对于飞行器的设计、性能和稳定性具有重要的影响。
空气动力学英文PPT(Chapter_02)

an infinitesimally small fluid element in the flow, with a differential volume.
It contains huge large amount of molecules Fixed and moving infinitesimal fluid element. Focus of our investigation for fluid flow.
Fixed control volume and moving control volume. Focus of our investigation for fluid flow.
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2.3.2 Infinitesimal fluid element approach
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2.3.3 Molecule approach
Definition of molecule approach:
The fluid properties are defined with the use of suitable statistical averaging in the microscope wherein the fundamental laws of nature are applied directly to atoms and molecules. In summary, although many variations on the theme can be found in different texts for the derivation of the general equations of the fluid flow, the flow model can be usually be categorized under one of the approach described above.
《空气动力学基础》双语教学译注版

空气动力学基础I. 研究背景1. 空气动力学是航空航天工程领域的重要基础学科,它主要研究空气在物体表面流动时产生的力和力矩,以及由此产生的运动和变形。
2. 空气动力学的研究内容包括流体力学、气动力学和飞行力学等多个领域,涉及了空气流动的基本规律、飞行器的设计与性能分析等方面。
II. 基本理论1. 流体力学:流体是连续介质,它可以是液体也可以是气体。
流体力学研究流体的运动规律和作用力学,主要涉及流体流动的基本方程、流速场、压力场等内容。
2. 气动力学:气动力学是研究气体在物体表面流动时所受到的压力和摩擦力,以及由此产生的升力和阻力等问题。
它在飞行器设计与性能分析中发挥着重要作用。
3. 飞行力学:飞行力学是研究飞行器在空气中运动规律的学科,主要包括飞行器的姿态稳定性、飞行性能和操纵性等方面。
III. 实际应用1. 航空航天工程:空气动力学是航空航天工程中不可或缺的基础学科,它在飞行器设计、气动外形优化、飞行性能分析等方面发挥着重要作用。
2. 车辆设计:除了航空航天领域外,空气动力学知识也广泛应用于汽车、列车等车辆的设计与优化,以降低空气阻力并提高运行效率。
3. 建筑工程:在建筑结构设计中,空气动力学对于建筑物的抗风性能分析、风荷载计算等方面都起着重要作用。
IV. 研究现状1. 数值模拟:随着计算机技术的不断发展,数值模拟已成为空气动力学研究的重要手段,其在流场仿真、气动外形优化等方面发挥着重要作用。
2. 实验研究:实验研究是空气动力学研究中不可或缺的部分,通过风洞实验等手段可以获取流场数据和气动力学参数,为理论研究和工程应用提供重要支撑。
3. 多学科交叉:当前,空气动力学正逐渐向多学科交叉发展,与材料科学、控制科学、计算机科学等学科融合,形成了新的研究热点和领域。
V. 总结与展望1. 空气动力学作为航空航天工程的基础学科,对于飞行器设计与气动外形优化至关重要,其在航空、汽车、建筑等领域的应用前景广阔。
空气动力学基础02空气动力学ppt精选课件

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。
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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
机翼下表面的气流速度要减小,小于前方气流的速度,同时 ,静压要上升,高于前方气流的大气压力。
空气动力学与飞行原理
第2章 空气动力学
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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
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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。
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。
机身长度Lah 最大当量直径Dah 长细比λah =Lah/Dah
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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、阻力系数曲线和升阻比曲线、极
曲线 2.4.6 机翼的压力中心和焦点(空气动力中心)
FundamentalsofAerodynamics第六版课程设计 (2)

Fundamentals of Aerodynamics第六版课程设计介绍本文是基于Anderson的《Fundamentals of Aerodynamics第六版》所设计的课程,旨在提供一个深入学习流体力学和空气动力学的机会,同时帮助学生掌握相关领域的基本知识和技能。
课程大纲第一章:流体力学基础本章介绍流体力学的基本知识,包括流体力学的定义、基本假设、运动学和动力学公式以及基本方程。
本章还将讨论质量、动量、能量守恒定律以及连续性方程等基本概念和原理。
第二章:建立流场方程本章将介绍针对不同情况的流场方程的建立,包括欧拉方程、NSE(Navier-Stokes Equation)等。
第三章:飞行力学基础本章将介绍飞行力学的基本知识,包括飞行器的运动学和动力学方程、空气动力学基本原理以及气动力和控制力等。
第四章:气动力学基础本章将讨论气动力学的基本理论和原理,包括气动力学的定义、不同形状的流体对气动力的影响以及绕流等。
第五章:气动力学数值计算方法本章将介绍用于计算气动力学的数值方法,包括CFD(Computational Fluid Dynamics)等。
第六章:气动力学的应用本章将介绍气动力学的具体应用,包括飞行器设计、气动优化和空气动力学性能评估等。
课程目标课程的主要目标是:•帮助学生掌握流体力学和空气动力学的基本知识和技能;•培养学生的气动力学分析和设计能力;•提供学生探索流体力学和空气动力学不同应用领域的机会;•帮助学生了解气动力学在工程领域的现状和未来发展趋势。
课程要求课程要求学生:•熟练掌握本课程的基础知识和技能;•参加课程中的讨论和实践活动;•独立完成相关课程作业和项目;•提高自己独立思考和解决问题的能力。
课程评估该课程的评估方式包括以下因素:•期末考试占成绩的40%;•课程项目占成绩的30%;•课堂参与占成绩的20%;•平时作业占成绩的10%。
结论本课程旨在提供一个深入学习流体力学和空气动力学的机会,帮助学生掌握相关领域的基本知识和技能,并探索气动力学在工程领域的具体应用。
第二章空气动力学基础

雷诺数原始公式是:
• Re=ρ‧V‧b/μ ρ是空气密度、V是气流速度、b是 翼弦长、μ黏性系数。因对模型飞机而言空气密度与 黏性系数是定值,因为你不会飞很高故空气密度不变, 而且你不会飞到水里故黏性系数不变,故以上公式可 简化为:
• Re=68500‧V‧b V单位是公尺/秒 b是公尺。雷诺数越 大越不容易失速,一架飞机的失速角不是一定值,速 度越慢时﹝雷诺数小﹞越容易失速,翼面负载越大时, 因飞行时攻角较大也越容易失速,三角翼飞机翼弦都 很大,所以雷诺数大,比较不容易失速。
• 第五节 翼面负载
翼面负载就是主翼每单位面积所分担的重量, 这是评估一架飞机性能很重要的指针,模型飞 机采用的单位是每平方公寸多少公克﹝g/dm2﹞, 实机的的单位则是每平方公尺多少牛顿 ﹝N/m2﹞,翼面负载越大意思就是相同翼面积 要负担更大的重量,如果买飞机套件的话大部 分翼面负载都标示在设计图上,计算翼面负载 很简单,把飞机﹝全配重量不加油﹞秤重以公 克计,再把翼面积计算出来以平方公寸计﹝一 般为简化计算,与机身结合部分仍算在内﹞两 个相除就得出翼面负载,例如一架30级练习机 重1700公克,主翼面积30平方公寸,则翼面负 载为56.7 g/dm2。
第三节 翼型介绍
飞机最重要的部分当然是机翼了,飞机能飞在空 中全靠机翼的浮力,机翼的剖面称之为翼型,为 了适应各种不同的需要,航空前辈们发展了各种 不同的翼型,从适用超音速飞机到手掷滑翔机的 翼型都有,翼型的各部名称如﹝图3-1﹞
因为翼型实在太多种类了,一般人如只知编号没 有坐标也搞不清楚到底长什么样,所以在模型飞 机界称呼翼型一般常分成以下几类﹝如图3-2﹞:
液冷式发动机
空冷式发动机
• 我们先要了解阻力如何产生,一架飞行中飞机阻 力可分成四大类:
空气动力学基础 ppt课件

第二章 第 5 页
空气动力学基础
相对气流方向
自然风方向
运动方向
第二章 第 6 页
●空气动力学基础
只要相对气流速度相同,飞机产生的空气动力就相同。
第二章 第 7 页
●空气动力学基础
直流式风洞
第二章 第 8 页
回流式风洞
●空气动力学基础
第二章 第 9 页
●空气动力学基础
第二章 第 10 页
空气动力学基础
迎角就是相对气流方向与翼弦之间的夹角。
第二章 第 11 页
●空气动力学基础
第二章 第 12 页
●空气动力学基础
平飞中,可以通过机头高低判断迎角大小。而其他飞 行状态中,则不可以采用这种判断方式。
第二章 第 21 页
空气动力学基础
流体流过流管时,在同一时间流过流管任意截面的 流体质量相等。
质量守恒定律是连续性定理的基础。
第二章 第 22 页
●空气动力学基 础
1
A1,v1
2 A2,v2
单位时间内流过截面1的流体体积为 v 1 A 1
单位时间内流过截面1的流体质量为1 v1 A1
同理,单位时间内流过截面2的流体质量为 2 v2 A2
P0
—总压(全压),它是动压和静压之和。总压可以理解为, 气流速度减小到零之点的静压。
第二章 第 27 页
●空气动力学基础 同一流线: 总压保持不变。 动压越大,静压越小。 流速为零的静压即为总压。
第二章 第 28 页
●空气动力学基础 同一流管: 截面积大,流速小,压力大。 截面积小,流速大,压力小。
第二章 空气动力学 空气动力学

机翼后掠角
2.3 机体几何外形和参数
机翼相对机身的安装 位置
安装角:机翼弦线与 机身中心线之间的夹 角。机翼的安装角为 正,前缘上偏。40 机翼相对机身中心线 的高度位置: 伞式单翼 上单翼 中单翼 下单翼
2.3 机体几何外形和参数
上反角和下反角:机 翼底面与垂直机体立 轴平面之间的夹角, ψ。 翼尖上翘为上反角 翼尖下垂为下反角 纵向上反角:机翼安 装角与水平尾翼安装 角之差。一般水平安 定面的安装角为负, 前缘下偏。
2.2 流体流动的基本规律
A1v1 A2v2 1 1 2 2 p1 v1 p2 v2 2 2
结合连续方程和伯努利方程可以得出结论: 不可压缩、理想流体定常流动时,
在管道剖面面积减小的地方,流速增大,流体 的动压增大,静压减小。 在管道剖面面积增大的地方,流速减小,流体 的动压减小,静压增大。
经机翼上翼面的流管收缩,切面积变小。下翼面 的流管扩张,切面变大。据连续性定理可知,上 翼面的空气流速大于来流的流速。下翼面的气流 流速小于来流流速。 据伯努力定理可知,上翼面处气流的静压低于来 流大气压强,而下翼面静压大于来流大气压强。 作用在机翼上、下表面的压强差的总和在垂直于 相对气流方向的分力,就是机翼产生的升力。升 力方向与相对气流的方向垂直。
一维定常流的数学表达式
V=V(S) P=P(S) T=T(S)
一维流动的条件: 沿流动方向管道横截面积的变化率非常小 管道轴线的曲率半径比管道的直径大得多 沿管道各个截面速度分布和温度分布的形 状几乎不变
将质量守恒定律应用于运动流体所得到的 数学关系式称为连续方程 积分形式的连续方程
空气动力学第二章第一部分分解

2.翼型的力矩特性
mz , L , E
1 4 Cy
1
4
( A2
A1)
mCy z
Cy
mz 0
mz , L, E
mz0
mCy y
n 1
2
( A0
A1 ) 2
升力和力矩特性(续)
mz
Mz qb2
1 qb2
b
P(x)xdx
0
mz
1 2
(
A0
A1
1 2
A2 )
Cy
2
( A0
A1 ) 2
1
mz 4 C y 4 ( A2 A1 )
A0
An
2
1 dy f (x) d 0 dx
dy f
(x)
cos n
d
0 dx
1.翼型的升力特性
x • y f (x)-弯度函数; f -最大弯度;
• b -翼弦
c -最大厚度位置
-最大弯度位置; f
•
-前缘内切圆半径; -后缘角
r l
翼面方程:
• 对于弯度、厚度不太大的翼型的形面是由弯度分布和厚度分布迭加 而成的,所以上下翼面的方程可写成 :
yu,l (x) y f (x) yc (x)
§2-1 机翼的几何参数
机翼的几何参数:翼型+平面形状 机翼的坐标系:
一、翼型的几何参数
• 翼型:平行于机翼纵向对称面的平面与机翼 相截所得到的外形。
①翼弦:
翼型前缘与后缘的连线。其长度叫弦长,用b表示。翼弦上部的机翼表面 为上翼面,翼弦下部机翼表面为下翼面。
②厚度特性:
• 厚度分布 yc (x) :上下翼面在垂直翼弦方向的距离叫翼型的厚度,
航空发动机专业英语之空气动力学

Measurements
• In order to determine if the aerodynamic forces
on an object are sufficient to allow flight, the forces must be measured. The different contributions of the air moving around the object must be categorized and defined, and they must be quantified. There are specific qualities that are used to categorize and define these contributions. In addition, these qualities need a guideline to measure them by. The guidelines are called units, and the qualities are mass, time, length, and temperature.
Unit
• Units are used to define measurements so that
everyone knows exactly how much. They sound very technical, but they are used all over the world in every day examples. It is important to always include the units when talking about measuring a quality. If a bridge designer develops a bridge across a river that is supposed to be 1000 meters long (a measure of length), and one of the builders tells him or her that the bridge is short by 1, what does that mean?
空气动力学基础 安德森 双语

空气动力学基础安德森双语空气动力学基础安德森双语1. 引言:空气动力学是研究物体在空气中运动和相互作用的学科。
本文将主要介绍《空气动力学基础》这本双语教材的内容以及对该主题的个人观点和理解。
2. 《空气动力学基础》是美国空军学院出版的一本经典教材,由约翰·D·安德森(John D. Anderson)教授编写。
该书以深度和广度的方式系统地介绍了空气动力学的基本原理和应用。
在这本书中,安德森教授通过现代空气动力学的数学模型和理论推导,深入剖析了各种空气动力学现象的物理本质和数学描述。
3. 本书分为六个部分,分别是空气动力学的基础知识、空气动力学的势流理论、空气动力学的边界层理论、空气动力学的定常流理论、空气动力学的非定常流理论以及空气动力学的应用。
通过这些部分的学习,读者可以全面了解空气动力学的原理和相关应用。
4. 在《空气动力学基础》一书中,安德森教授详细介绍了空气动力学的基础概念,如气动力和气动力矩的计算方法,以及空气动力学的流体力学基础。
他还深入研究了各种流动模式,包括定常流、非定常流和可压缩流。
该书还探讨了空气动力学在航空航天工程、气动设计和飞行力学等领域的实际应用。
5. 个人观点和理解:空气动力学作为一门重要的工程学科,对于航空航天工程和其他领域的研究具有重要意义。
通过学习《空气动力学基础》这本双语教材,我更深入地了解了空气动力学的原理和应用。
我认为,空气动力学的研究不仅帮助我们更好地理解机械和结构在大气中的运动和行为,还为航空航天技术的发展提供了关键支持。
6. 总结回顾:通过本文的撰写,我向你介绍了《空气动力学基础》这本双语教材的内容和对该主题的个人观点和理解。
该书所涵盖的内容广泛而深入,通过解析空气动力学的基本原理和应用,为读者提供了全面和深刻的知识。
通过学习该书,读者可以更好地理解空气动力学的原理和应用,并将其运用于实际工程项目中。
空气动力学作为一门重要的工程学科,对于航空航天工程和其他领域的研究具有重要意义。
cjp-第二章空气动力学基础

6.音速c
◦ 是指声波在介质中传播的速度,单位为m/S。
◦ 实验表明,在水中声速约为1440m/S,而在海平面标准 状态下,在空气中的声 速只有341m/S。而我们又知道水 难被压缩,空气易被压缩,由此可以推论:
◦ 流体的可压缩性
小,声速 大。
◦ 显然,在不可压缩流体、固体中,声速 →∞。
◦ 大气中,声速的计算公式为
“钓鱼岛撞船事件”中的流体运动规律分析
机翼的几何外形和参数
机翼翼型的形状和参数 机翼平面的形状和参数 机翼相对机身的安装位置
翼型(翼剖面)的形状
就是用平行于飞机机身对称平面的平面切割机翼所 得的剖面。
圆头尖尾翼型
早尖期飞头机尖:平尾板翼和弯型板
流线型:提高飞行性能
翼型的参数(一)
弦线:前缘与后缘之间的连线。 弦长:弦线的长度,又称为几何弦长。用b表示,
大气层的构造
1.大气层的构造
一、对流层 二、平流层 三、中间层 四、电离层 五、散逸层
二、平流层(同温层)
◆高度范围:11 ~ 50 km 。 一、◆对11流~层 20km ,温度不随高度而变 ◆大化气,中常最年低平的均一值层为,-5在6.地5℃球中 纬度◆地20区~,5高0k度m温范度围随0 高~度1的1增km加。上升 ◆包◆含空三全气、部稀中大薄间气,层3水/4蒸的气质极量少 ◆四天◆、气没◆电变有高离化云度层最、范复雨围杂、:的雪50一、~层雹,等80有现k云象m、 雨◆形◆随◆◆分很无空其、成高◆向◆飞1五外气心断高子强线空1气压雪水度没大的行、层层引向◆的◆动度电的电气~的强、平的有气风有散,的力星增。空空范离导波处水、雹方增垂能,利1逸从最很际加气气围成电。于2平密等向加直见而,层电外小空而十在8为性所高k流度现和而0方度且现m:离边,间下分垂离,以度动、象垂降~向好风代的是层缘大散降稀直子能这的和温。直低的、向喷平大顶。气逸薄方和吸一电8垂度方。0风空稳气流气部由分。,向自收层离0直和向,气定式层的到于子温有由 、 对状k流的音m只阻客底最大地不度强电反无态动阵速有力机层随烈子射线,,风均水小多飞高的,和电氮平,在行度运带折通、方对。有射信氧
空气动力学基础

质量守恒定律是连续性定理的基础。
第二章 2第1 页
●连续性定理
1
A1,v1
2 A2,v2
单位时间内流过截面1的流体体积为 v1 A1
单位时间内流过截面1的流体质量为1 v1 A1 同理,单位时间内流过截面2的流体质量为 2 v2 A2
第二章 4第3 页
●驻点和最低压力点
A点,称为驻点,是正压最大的点,位于机翼前缘附近,该处气流 流速为零。
B点,称为最低压力点,是机翼上表面负压最大的点。
第二章 4第4 页
② 坐标表示法
从右图可以看出,机翼升力的产 生主要是靠机翼上表面吸力的作用, 尤其是上表面的前段,而不是主要靠 下表面正压的作用。
本章主要内容
2.1 低速空气动力学 2.2 升力 2.3 阻力 2.4 增升装置的增升原理
第二章 第1 页
2.1 空气流动的描述
空气动力是空气相对于飞机运动时产生的,要学习 和研究飞机的升力和阻力,首先要研究空气流动的基 本规律。
第二章 第3 页
2.1.1 流体模型化
① 理想流体,不考虑流体粘性的影响。 ② 不可压流体,不考虑流体密度的变化,Ma<0.4。 ③ 绝热流体,不考虑流体温度的变化,Ma<0.4。
③ 与动压、静压相关的仪表
空速表
高度表
第二章 3第2 页
升降速度表
●空速表
第二章 3第3 页
●升降速度表
第二章 3第4 页
●高度表
第二章 3第5 页
本章主要内容
2.1 空气流动的描述 2.2 升力 2.3 阻力 2.4 飞机的低速空气动力特性 2.5 增升装置的增升原理
空气动力学基础2

34
空气动力学
© 2008 Xinglinlin
Flying College
I. 翼尖涡的形成
正常飞行时,下翼面的压强比上翼面高, 正常飞行时,下翼面的压强比上翼面高,在上下翼面压强差的作用 下翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面, 下,下翼面的气流就会绕过翼尖流向上翼面,就使下翼面的流线由机 翼的翼根向翼尖倾斜,上翼面反之。 翼的翼根向翼尖倾斜,上翼面反之。
(1)适当安排各部件之间的相对位置。 )适当安排各部件之间的相对位置。 对于机翼和机身之间的干扰来说, 对于机翼和机身之间的干扰来说,中单翼干扰阻力最 下单翼最大,上单翼居中。 小,下单翼最大,上单翼居中。 (2)在部件结合处安装整流罩。 )在部件结合处安装整流罩。 使结合部位较为光滑,减小流管的收缩和扩张。 使结合部位较为光滑,减小流管的收缩和扩张。 干扰阻力在飞机总阻力中所占比例较小。 干扰阻力在飞机总阻力中所占比例较小。
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一、阻力
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阻力是与飞机运动轨迹平行, 阻力是与飞机运动轨迹平行,与飞行速度方向相反 的力。阻力阻碍飞机的飞行, 的力。阻力阻碍飞机的飞行,但没有阻力飞机又无法 稳定飞行。 稳定飞行。
转捩点 层流附 面层
紊流附面层
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chapter10(2) COMPRESSIBLE FLOW THROUGH NOZZLES, DIFFUSERS, AND WIND TUNNELS 空气动力学英文课件

如果我们知道了通过风洞的总压比,方程(10.38)可 作为联系第一喉道和第二喉道非常有用的关系式。如 果不知道总压比,可用通过正激波的总压比来初步设 计超音速风洞。(Equation (10.38) is a useful relation to size the second throat relative to the first throat if we know the total pressure ratio across the tunnel. In the absence of such information, for the preliminary design of supersonic wind tunnels, the total pressure ration across a normal shock is assumed.)
很明显,我们需要一个收缩-扩张管道,具有面积 比Ae/A*=2.637(参见附录A)。
而且,为保证在喷管出口得到马赫数为2.5的无激 波超音速流,我们需要建立一个通过喷管的压力比
p0/pe=17.09。如果按前面给出的方式让喷管出口
的气流直接流入外界环境,即实验模型置于喷管出 口下游,马赫数为2.5的气流作为“自由射流”通 过模型,如图10.16所示。为保证自由射流没有膨
FIGURE. 10.15 The ideal (isentropic)
diffuser and compared with the actual situation 理想扩压器与实际扩压器的比较
需要注意的是,由于激波、附面层引起的熵增, 真正的超音速扩压器的喉道面积大于理想扩压器 的喉道面积,即 At>A* 。
10.4 DIFFUSERS(扩压器)
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Chapter 2
Aerodynamics: Some Fundamental Principles and Equations
There is so great a difference between a fluid and a collection of solid particles that the laws of pressure and of equilibrium of fluids are very different from the laws of the pressure and equilibrium of solids . Jean Le Rond d’Alembert, 1768
(a) The control volume fixed in space : ●fixed →no change in shape or volume ●particles, therefore mass passing through boundary ●forces interacting on boundary ●energy may exchange through boundary (work, heat)
A ds A dS
C S
Where area S is bounded by the closed curve C.
The surface integral of A over S is related to the volume integral of ▽· (divergence of A) over V by divergence’ A theorem (also called Gauss Formula):
2.3.2 Infinitesimal fluid element approach
Definition of infinitesimal fluid element: Imagine an infinitesimally small fluid element of a differential volume dV (微元体积, 体积微元). The fluid element is infinitesimal in the same sense as differential calculus; However it is large enough to contain enough fluid particles, i.e., contains a huge number of molecules. ●A fluid element may have shape, volume. (a) May be fixed in space (fluid moving through) (b) May move with fluid (always the same fluid particles)
Aerodynamics is a fundamental science, steeped (浸,泡,浸透)in physical observation. So we should make every effort to gradually develop a “physical feel” for the material.
1. Invoke (诉诸于)three fundamental physical principles which are deeply entrenched (deeply-believed, in-grained根深蒂固相 信地) in our macroscopic observations of nature, namely, a. Mass is conserved, that’s to say, mass can be neither created nor destroyed.
volume V, and the closed surface which bounds the control volume is defined as control surface S.
Fixed control volume and moving control volume: (a) A control volume may be fixed in space with the fluid moving through it; (b) Alternatively, the control volume may be moving with the fluid such that the same fluid particles are always inside it.
Emphasis of this section:
1. What is a suitable model of the fluid? 2. How do we visualize this squishy substance in
order to apply the three fundamental principles? 3. Three different models mostly used to deal with aerodynamics. finite control volume (有限控制体) infinitesimal fluid element (无限小流体微团) molecular (自由分子)
2.2 Review of Vector relations
2.2.1 to 2.2.10 Skipped over 2.2.11 Relations between line, surface, and volume integrals
The line integral of A over C is related to the surface integral of ▽×A (curl of A) over S by Stokes’ theorem (Stokes formula):
How to make reasonable judgments on difficult problems: An important virtue of all successful aerodynamicists is that they have good “physical intuition” based on thought and experience, which allows them to make reasonable judgments on difficult problems.
b. Newton’s second law: force=mass☓acceleration
c. Energy is conserved; it can only change from one form to another 2. Determine a suitable model of the fluid. 3. Apply the fundamental physical principles listed in item 1 to the model of the fluid determined in item 2 in order to obtain mathematical equations which properly describe the physics of the flow.
PART
I
(Chapters 1 and 2)
FUNDAMENTAL PRINCIPLES (基本原理)
In part I, we cover some of the basic principles that apply to aerodynamics in general. These are the pillars on which all of aerodynamics is based
In this chapter, basic equations of aerodynamics will be derived.
(How are the equations developed?)
Phed with the development of these equations
Which one to use depends on the focus of our investigation on fluid flow.
Notes:
In some other text books, !!!!!define or call the control volume fixed in space ☛control volume (控制体), !!!!! whereas call the moving control volume containing the same particles ☛system (系统)(归柯庭,汪军,等:《工程流体力学》,科学出版社) or 质量体 (张兆顺,崔桂香:《流体力学》,清华大学出版社) Besides, in these books, they use Reynolds Transport Theorem (雷诺输运定理) to derive the continuity equation, momentum equation, and energy equation.
A dS ( A)dV
Where volume V is bounded by the closed surface S. If p represents a scalar field, a vector relationship analogous to divergence theorem is given by gradient theorem:
(b) The control volume moving with the fluid ●moving with fluid →may change in shape and volume ●no particles, therefore no mass passing through boundary (no change in mass) ●forces interacting on boundary ●exchange of energy, work, heat may exist through boundary