第2章矿内空气动力学基础
空气动力学基础 空气动力学
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。
叫升力，用L 表示 在平行来流方向上的分量叫阻力，用
D 表示。
2.4.2 升力的产生
飞机的升力主要由机翼来产生。 迎角α
相对气流与机翼弦线之间的夹角 迎角“正负”
当气流以一定的正迎角流过具有一定翼型的机翼时
在机翼上表面流管变细，流线分布较密；在机翼下表面流管 变粗，流线分布较疏。
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。
2.3 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
（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
【2017年整理】燃烧学复习重点
第一章燃烧化学反应动力学基础1、什么叫燃烧？2、浓度和化学反应速度正确的表达方法？化学反应速度如何计量？3、什么是单相反应、多相反应、简单反应、复杂反应、总包反应？4、质量作用定律的适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解质量作用定律？试用质量作用定律讨论物质浓度对反应速度的影响。
5、什么是反应级数？反应级数与反应物浓度（半衰期）之间的关系如何？6、常用的固体、液体和气体燃料的反应级数值的范围是多少？7、试用反应级数的概念，讨论燃尽时间与压力之间的关系。
8、惰性组分如何影响化学反应速率？9、Arrhenius定律的内容是什么？适用范围？如何从微观的分子运动论的观点来理解Arrhenius定律？10、什么是活化能？什么是活化分子？它们在燃烧过程中的作用？11、图解吸热反应和放热反应的活化能与反应放热（吸热）之间的关系。
12、什么叫链式反应？它是怎样分类的？链反应一般可以分为几个阶段？13、描述氢原子燃烧的链式反应过程。
14、试用活化中心繁殖速率和销毁速率的数学模型，结合编程技术，绘制氢原子浓度随时间变化的图线，解释氢燃烧的几种反应的情况。
并讨论：分支链反应为什么能极大地增加化学反应的速度？15、烃类燃烧的基本过程是什么，什么情况下会发生析碳反应？如何进行解释？什么样的烃类燃烧时更容易发生析碳反应？如何防止烃类燃烧析碳？16、图解催化剂对化学反应的作用。
17、什么叫化学平衡？平衡常数的计算方法？吕·查德里反抗规则的内容是什么？18、什么是燃料的低位发热量和高位发热量？19、试用本章的知识解释，从燃烧学的角度来看，涡轮增压装置对汽车发动机的作用是什么？20、过量空气系数（a）与当量比（b）的概念？21、燃烧过程中，有几种NOx的生成机理？第二章燃烧空气动力学基础——混合与传质1．为什么说混合与传质对燃烧过程很重要？2．什么是传质？传质的两种基本形式是什么？3．什么是“三传”？分子传输定律是怎样表述的？它们的表达式如何？（牛顿粘性定律、傅立叶导热定律、费克扩散定律）4．湍流中，决定“三传”的因素是什么？湍流中，动量交换过程和热量、质量交换的强烈程度如何？怎么用无量纲准则数的数值来说明这一点？5．试推导一个静止圆球在无限大空间之中，没有相对运动的情况下，和周围气体换热的Nu数，以及和周围气体进行传质的Nu zl数。
培训风电基础PPT课件
第三章 风力发电机组
➢ 而直驱型风机则另辟蹊径，配合采用了多项先进 技术，桨叶的转矩可以不通过齿轮箱增速而直接 传递到发电机的传动轴，使风机发出的电能同样 能并网输出。这样的设计简化了装置的结构，减 少了故障几率，优点很多，现多用于大型机组上。
•21
第三章 风力发电机组
➢ 根据按桨叶接受风能的功率调节方式可分为： ➢ “定桨距（失速型）机组”――桨叶与轮毂的连接
•3
第一章 风能开发的意义
什么是风能？
➢ 风能就是空气的动能,是指风所负载的能量，风能的大小决 定于风速和空气的密度。
风能来源于何处？
➢ 风的能量是由太阳辐射能转化来的，太阳每小时辐射地球 的能量是174,423,000,000,000千瓦，换句话说，地球每 小时接受了1.74 x 10^17瓦的能量。风能大约占太阳提供 总能量的百分之一，二，太阳辐射能量中的一部分被地球 上的植物转换成生物能，而被转化的风能总量大约是生物 能的50～100倍。
•2
第一章 风能开发的意义
发展风力发电具有什么优势？ ➢ 风电技术日趋成熟，产品质量可靠，可用率已达95%以上，
已是一种安全可靠的能源，风力发电的经济性日益提高， 发电成本已接近煤电，低于油电与核电，若计及煤电的环 境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。 风力发电场建设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、 安装到投产，只需半年至一年时间，是煤电、核电无可比 拟的。投资规模灵活，有多少钱装多少机。对沿海岛屿， 交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电 网和近期内电网还难以达到的农村、边疆来说，可作为解 决生产和生活能源的一种有效途径．
• 在齿轮箱后部的高速轴上安装有刹车盘， 其连接方式是采用胀紧式联轴器；液压制 动器通过螺栓紧固在齿轮箱体上；
矿井通风与安全(中国矿业大学 课件) 第二章 矿内空气动力学基础
通过探索矿井通风与安全，我们将深入了解其概述和意义，以及矿井通风系 统的组成和原理。我们还将研究矿井通风流动规律和风量计算，以及矿井瓦 斯和粉尘的扩散和控制方法。最后，我们将介绍矿井通风的安全管理。
矿井通风概述
介绍矿井通风的定义、目的以及与矿井安全相关的重要性。探讨矿井通风对于保障矿工健康和提高生产效率的 作用。
探讨矿井通风安全管理的重要性和基本原则。介绍矿井通风安全管理的策略和措施，以确保矿工在工作中的安 全。
矿井瓦斯与粉尘的扩散和控制
研究矿井瓦斯和粉尘的扩散规律以及相关的控制方法。探索如何有效地减少瓦斯和粉尘对矿工健康和安 全的影响。
1
瓦斯扩散特性
探索瓦斯在矿的粉尘控制技术，包括湿法和干法处理等。
3
瓦斯控制方法
讨论瓦斯抽放、防爆措施和气体监测等控制方法。
矿井通风安全管理
矿井通风系统的组成和原理
详细介绍矿井通风系统的各个组成部分，包括主风机、风道、风门等。解释 矿井通风系统的基本原理以及各部件的作用。
矿井通风流动规律
研究矿井通风流动的基本规律，包括气流路径、速度分布和压力变化等。探索不同条件下的气流行为和影响因 素。
矿井风速与风量的计算
介绍矿井风速和风量的计算方法。讨论如何根据矿井尺寸、风机性能和阻力 系数等参数，确定合理的风速和风量。
矿井粉尘防治
• 矿尘的产生及计量方式
1） 产生 在煤矿生产过程中，几乎所有作业均可
产生矿尘，打眼，放炮，装煤（岩）， 运煤（岩），卸煤（岩）。
2） 计量方式
有两种方法：Байду номын сангаас
①．重量法：1m3空气中含有矿尘的毫 克数。毫克/m3
②．计数法：1m3空气中含有矿尘的粒 数。粒/m3
二．煤尘的燃烧、爆炸与防治
2）防止煤尘引燃：
① 防止瓦斯引燃 ② 防止煤尘堆积 ③ 撒布岩粉
3）隔爆措施：
① 分区通风 ② 设置岩粉棚，水槽棚或隔爆水袋
作用：防止灾害扩大。 原理：吸热，降温，消焰
三．尘肺病的预防
1． 减尘措施： ①．湿式打眼； ②．水封爆破和水炮泥； ③．预湿煤体（煤层注水）； ④．喷雾洒水（转载点）； ⑤．对巷道定期清扫或冲洗，消除煤尘堆积； ⑥．通风除尘（控制风速）； ⑦．物理化学除尘（降尘剂除尘，磁化水除
呼吸性煤尘：在评价作业场所粉量：游 离二氧化硅小于10%，空气动力学直径 小于7.07um.。
在评价作业人员接触粉尘时：游离二氧 化硅小于5%，空气动力学直径小于 7.07um。
呼吸性岩（矽）尘：
在评价作业场所粉尘状况时：游离二氧 化硅大于等于10%，空气动力学直径小 于7.07um的粉尘。
主要内容：
1． 矿尘基础知识 2． 煤尘燃烧爆炸及防治 3． 尘肺病的预防
一、矿尘基础知识
1． 概念： 矿尘是指飞扬在矿内空气中或已经沉落
的各种矿物微粒的总称。 长期悬浮于矿内空气中的矿尘为浮尘。 由于自重而沉落下来的矿尘为落尘。
• 矿尘分类及危害
1） 分类 ①． 煤尘及岩尘 A． 煤尘：一般含义为细微颗粒的煤炭粉尘。 在评价作业场所空气中呼吸性粉尘状况时，
风力发电基础第二章
◇变桨距的工作原理
变桨距机构是在额定风速附近（以上），依据风速变 化随时调节浆距角，控制吸收机械能，一方面保证获取 最大的能量（与额定功率对应），同时减少风力对风力 发电机的冲击。在并网过程中，变桨距控制还可以实现 快速无冲击并网。变桨距控制系统与变速恒频技术向配 合，以提高风力发电系统的发电效率和电能质量。
① 叶片
目前叶片多为玻璃纤维增强复合材料，基体材料为 聚酯树脂或环氧树脂。
② 轮毂
轮毂是风轮的枢纽，也是叶片根部与主轴的连接件。 所有从叶片传来的力，都通过轮毂传到传动系统，再传到 风力机驱动的对象。同时轮毂也是控制叶片桨距（使叶片 作俯抑转动)的所在。
30
– 东泰公司生产的风电叶片
1.5MW：40.3 m，6170 kg 2MW：45.3 m，8000 kg
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• 偏航电机
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• 偏航齿轮
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• 工作原理、组成 – 偏航轴承 – 偏航驱动装置 – 偏航制动器 – 偏航计数器 – 扭缆保护装置
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外齿驱动形式的偏航系统
内齿驱动形式的偏航系统
41
（４）叶尖扰流器和变桨距机构 在定桨距风力发电机组中，通过叶尖扰流器执行风 力发电机组的气动刹车；而在变桨距风力发电机组中，通 过控制变桨距机构，实现风力发电机组的转速控制、功率 控制，同时也控制机械刹车机构。
风力发电基础
第2章 风力发电基础理论
• 目录
– 2.1风的测量 – 2.2 风力发电机原理 – 2.3 风力机的基本参数与基本理论 – 2.4 风力发电机种类及特性
2
2.1 风的测量
风的测量包括风向测量和风速测量。风向测量是只 测量风的来向，风速测量是测量单位时间内空气在水平方
空气阻力与空气动力学
汽车空气动力学 的重要性
汽车设计中的空气动 力学在减小空气阻力、 提高燃油效率、增加 稳定性等方面起着至 关重要的作用。空气 动力学的研究能够帮 助汽车制造商设计更 具竞争力的车辆，响
减小风阻
优化车身形状
减少空气涡 流
改善车辆稳定性
优化尾部设 计
空间飞行器的空气动力学设计
再入过程
加速度和热量
结构强度
空间飞行器材料 的选择和设计
气动外形设 计
再入大气层时对 气动外形的要求
气动加热
再入大气层过程 中受到的气动加
热影响
航空航天领域的空气动力学研 究方向
01 飞行器设计
优化结构和气动外形
02 飞行控制
提高操纵性和稳定性
03 再入技术
探索再入过程中的挑战和解决方案
降低尾部阻力
汽车空气动力学的优化方法
01 风洞试验
通过模拟风场，测试车辆风阻情况
02 计算流体力学
利用计算机模拟流体运动，优化车辆外形
03 空气动力学仿真
设计专用软件模拟车辆空气动力学性能
汽车空气动力学的未来发展
新材料应用
轻量化材料的使用可以减 少车辆空气阻力 碳纤维等材料将成为未来 发展趋势
升力和失速
升力
垂直方向力
空气动力学 原理
描述物体运动状 态
升力应用
飞行器设计
失速
丧失升力状态
空气动力学的数学模型
流体力学模 型
描述空气流动
数学描述
物体运动状态
模型应用
飞行器设计
控制理论模 型
控制飞行姿态
空气动力学的实际应用
01 飞行器设计
应用于航空工程
02 建筑结构设计
燃烧学习题答案
燃烧学习题答案祝！各位同学考试顺利，新年快乐！中国矿业⼤学《燃烧学》复习题参考答案2011 / 7/ 9第⼀章化学热⼒学与化学反应动⼒学基础1、我国⽬前能源与环境的现状怎样？电⼒市场的现状如何？如何看待燃烧科学的发展前景？我国⽬前的能源环境现状：⼀、能源丰富⽽⼈均消费量少我国能源虽然丰富，但分布很不均匀，煤炭资源60%以上在华北，⽔⼒资源70%以上在西南，⽽⼯业和⼈⼝集中的南⽅⼋省⼀市能源缺乏。
虽然在⽣产⽅⾯，⾃解放后，能源开发的增长速度也是⽐较快，但由于我国⼈⼝众多，且⼈⼝增长快，造成我国⼈均能源消费量⽔平低下，仅为每⼈每年0.9吨标准煤，⽽1 吨标准煤的能量⼤概可以把400吨⽔从常温加热⾄沸腾。
⼆、能源构成以煤为主，燃煤严重污染环境从⽬前状况看，煤炭仍然在我国⼀次能源构成中占70%以上，成为我国主要的能源，煤炭在我国城市的能源构成中所占的⽐例是相当⼤的。
以煤为主的能源构成以及62％的燃煤在陈旧的设备和炉灶中沿⽤落后的技术被直接燃烧使⽤，成为我国⼤⽓污染严重的主要根源。
据历年的资料估算，燃煤排放的主要⼤⽓污染物，如粉尘、⼆氧化硫、氮氧化物、⼀硫化碳等，对我国城市的⼤⽓污染的危害已⼗分突出：污染严重、尤其是降尘量⼤；污染冬天⽐夏天严重；我国南⽅烧的⾼硫煤产⽣了另⼀种污染——酸⾬；能源的利⽤率低增加了煤的消耗量。
三、农村能源供应短缺我国农村的能源消耗，主要包括两⽅⾯，即农民⽣活和农业⽣产的耗能。
我国农村⼈⼝多，能源需求量⼤，但农村所⽤电量仅占总发电量的14%左右。
⽽作为农村主要燃料的农作物桔杆，除去饲料和⼯业原料的消耗，剩下供农民作燃料的就不多了。
即使加上供应农民⽣活⽤的煤炭，以及砍伐薪柴，拣拾⼲畜粪等，也还不能满⾜对能源的需求。
电⼒市场现状：2008年10⽉份，中国电⼒⼯业出现4.65％的负增长，为⼗年来⾸次出现单⽉负增长。
11⽉，部分省市⽤电增幅同⽐下降超过30％。
在煤价⼤幅上涨和需求下滑的影响下，⽬前⽕电企业亏损⾯超过90％，预计全年⽕电全⾏业亏损将超过700亿元。
风电基础知识(培训)
第一章风能及风能资源一．风的成因风是环绕地球大气层中的空气流动．流动的空气所具有的能量，也就是风所具有的动能，就称为风能．从广义太阳能的观点看，风能是由太阳能转化而来的．来自太阳能的辐射能不断地传送到地球表面周围，因受太阳照射而受热的情况不同，地球表面各处产生了温差，因而产生气压差，由此形成了空气的流动．因此，可以说是太阳把能量以热能的形式传到地球而后又转换成风能的．二风的风类大气环流――地球表面的大气环流是由于太阳辐射及地球自转而引起的．在赤道上，太阳垂直照射，地面受热很强：而在地球两极地区，太阳是倾斜照射的，地面受热则较弱，热空气较冷空气轻，就造成在赤道附近热空气向空间上升，并通过大气层上部流向两极；两极地区的冷空气则流向赤道．由于地球本身自西向东旋转的结果，这种大气环流在北半球产生了东北风，在南半球则产生了东南风，分别称为东北信风和东南信风.海陆风――沿海地球陆地同海上所形成的风向交替的海风与陆风，它们是由于昼夜之间温度变化而造成的．在白日，陆地上接受的太阳辐射热量较海水要强，因而陆地上的空气受热向上流动，而海洋面上的空气较冷，较冷的空气则自海洋流向沿岸陆地，这样就形成了海风；在夜间，陆地上的空气比海洋上的空气冷却要快，这样就造成海洋上的空气上升，而陆地上较冷的空气沿地面流向海洋，形成了陆风.山谷风――山岳地区在一昼夜间风向交替的山风（或称山岳风）与谷风（或称平原风）．谷风的产生是由于日间太阳照射使山坡上的空气温度升高，热空气上升，而地势地处的冷空气则自山谷向上流动，这就形成了谷风；到了夜晚，空气中的热量向高空散发，高空中的空气密度增大，空气则沿山坡向下流动，这就形成了山风．第二章风的描述如上所述，风是由于空气的流动而形成的，因此可被看做是向量，包括空气流动的速度及流动的方向两个要素，也即是风速和风向．对于人类来说，风是最熟悉的自然现象之一，风速与风向在不同的时间（每日每月每年）都有一定的周期性变化．为了估算某一地域的风能资源，必须测量出每日、每月、每年的风速及风向数据，了解其变化的情况。
空气动力学基础--3 环量与涡资料
§ 2.5.1 环量与涡的概念
V ds V cosds
L L
如果把一个速度向量分成三个 坐标轴方向的三个分量u,v,w , 把线段ds也分解成dx, dy, dz 三 个方向的三个线段，有：
(a) 沿曲线AB作速度的线积分 (b) 沿闭曲线速度的线积分
V ds udx vdy wdz
§ 2.4 环量与涡 § 2.4.1 环量与涡的概念 研究流动的问题，还有两面个极重要的概念，一 个叫环量，一个叫做涡。 速度环量：在流场中任取一条封闭曲线，速度沿该 封闭曲线的线积分称为该封闭曲线的速度环量。
速度环量的符号决定于流场的速度方向和绕行方向 规定积分时逆时针绕行方向为正，即封闭曲线所包围的 区域总在行进方向的左侧。
给定瞬间，通过某一曲线（本身不是涡线）
涡面
的所有涡线构成的曲面称为涡面。
由封闭涡面组成的管状涡面称为涡管。
涡管
§ 2.5.1 环量与涡的概念 涡线是截面积趋于零的涡管。涡线和涡管的强度 都定义为绕涡线或涡管的一条封闭围线的环量。 涡量在一个截面上的面积分称为涡通量，在平面 问题中，涡通量就是：
z
γ
dS
n
2
S
z
dS
dS
S
在三维空间问题中，
平面问题的涡通量
空间问题的涡通量
涡通量就是：
2 dS 2 cos dS
S S
式中的S 是任意形状空间曲面，γ是曲面上微面积
dS 的法线和ω的轴线之间的夹角。
§ 2.5.2 环量与涡量的关系 在有旋流动中，速度环量与涡量存在着十分密切
空气动力学基础
第2章 流体动力学和运动学基础
沈阳航空航天大学 航空航天工程学院 飞机设计教研室
空气动力学基础-- 流体运动方程资料
( v ) lim
(V n)ds
0பைடு நூலகம்
（显然当密度不变时，可将散度 divV V 看成单位体 积流出的体积流量）
§ 2.3.1 连续方程
D 连续方程 Dt V 0的物理意义是：流体微元的相对密度
增加率与相对体积膨胀率之和为零。 对于不可压缩流体，连续方程变为：
dx dy dz 注： dS dx dy dz ( )dS dS x y z x dS y dS z dS S
§ 2.3.3 Bernoulli积分方程及其物理意义
如果上式右边项为零，有: V ds 0 这样在曲线上，下式成立:
这就是笛卡尔坐标系下理想流体的Euler方程。
§ 2.3.2 Euler运动微分方程组 1 DV f p Dt Euler方程的向量形式为：
Euler方程规定了理想流的压强变化与速度变化和彻体力之 间的关系。 压强变化的原因：速度的变化和彻体力的存在 彼此独立 分开计算
x 方向的彻体力为：
f x dxdydz
根据Newton定律：x 方向合外力等于质量乘以x方 向加速度，得
p Du dxdydz f x dxdydz ( dxdydz ) x Dt
§ 2.3.2 Euler运动微分方程组 两边同除以微元体积 dxdydz，令其趋于零，并代 入加速度的表达，得
D 0, Dt
V 0,
u v w 0 x y z
不可压连续方程 V 0 的物理意义是：不可压缩流动流 体微元的相对体积膨胀率保持为零，或从微元控制体流出 的单位体积流量为零。
§ 2.3.1 连续方程
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：
2空气动力学基础-第2章 流体动力学
§2.1.3 流线、流管、流面与流量
人们希望用一些曲线将流场上的流动情况表现出来。在某一 瞬间看流场的话，从某点出发，顺着这一点的速度指向画一 个微小的距离到达邻点，再按邻点在同一瞬间的速度指向再 画一个微小距离，一直画下去便得一条曲线。这条某瞬时的 空间曲线，其切线都和该点的微团速度指向相一致。这样的 空间曲线称为流线，这样的线可以画无数条。
§2.1.1 拉格朗日方法与Euler方法
流体质点的其它物理量也都是 a,b,c,t 的函数。例如流体 质点（a,b,c）的温度可表为T(a,b,c,t) 2、Euler方法（Euler方法，空间点法，流场法） •Euler方法的着眼点不是流体质点而是空间点。考察不同流 体质点通过空间固定点的流动行为，通过记录不同空间点流 体质点经过的运动情况，从而获得整个流场的运动规律。 •在固定空间点看到的是不同流体质点的运动变化，无法像 拉格朗日方法那样直接记录同一质点的时间历程。
p p( x, y, z, t ),
( x, y , z , t , )
T T ( x, y , z , t )
§2.1.1 拉格朗日方法与Euler方法
如果场只是空间坐标的函数而与时间无关则称为定常场， 否则为非定常场，例如，定常速度场的表达为：
u u ( x, y, z ), v v( x, y, z ), w w( x, y, z )
注意上式并非全导数的表达（在微积分中当复合函数 只是一个自变量 t 的函数时才有全导数），因为在Euler观 点下 x、y、z 等与时间 t 无关，不能写出 dx/dt 的表达。
§ 2.1.2 Euler法的加速度表达式
算子： u v w t x y z Material derivative：往往用D/Dt这样一个符号来表示。 这个导数称为随流体运动的导数，或称随体导数、实质导 数或物质导数。
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
aeromine 的原理
aeromine 的原理
Aeromine原理：
Aeromine是一种先进的地下开采技术，它利用空气动力学原理来实现高效有序的矿石开采。
这项技术的基本原理是利用气流产生的动力将矿石从地下输送到地面，从而实现快速、高产的采矿过程。
Aeromine的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：
1. 穿透地壳：Aeromine使用地下钻探设备将钻孔打入地下，以便开始矿石开采过程。
这些钻孔位于矿床上方，并与地底下的开采区域相连接。
2. 产生气流：在地下钻孔中形成的气体动力通过特殊设备进行抽取和加压处理，形成高速气流。
这种气流的生成通常借助于某种动力源，如风力或电力。
3. 吸附矿石：高速气流在井筒内流动，将矿石吸附并推动到地下的储矿仓中。
矿石粒径和重量不同，因此系统需要经过优化和调整，以确保矿石能够被均匀地吸附并顺利地输送到仓库中。
4. 输送至地面：一旦矿石到达地下储矿仓，它们会被输送系统带到地面。
输送
系统可以是通过管道或其他高效的方式实现，以确保矿石的安全和快速运输。
5. 分离和处理：一旦矿石抵达地面，工作人员将进行分离和处理。
他们会进行
初步处理，将有用的矿石从废弃物中分离出来，以便进一步的处理和提炼。
Aeromine的原理基于空气动力学，通过气流的推动实现地下矿石的高效开采。
这种技术相对于传统的地下采矿方法具有许多优势，如更高的生产效率、更低的能耗与环境影响，并且能够在复杂地质条件下进行工作。
它正在成为现代矿业领域中的一项重要技术，为矿产资源的开发提供了新的可能性。
飞行器设计中的空气动力学原理
飞行器设计中的空气动力学原理随着科技的不断进步和人类对未知世界的探索，飞行器在人类历史上发挥着越来越重要的作用。
从风筝、热气球到飞机、航天器，人类对于飞行器的掌控和运用范围不断拓展。
而作为飞行器设计中最基本、最核心的领域，空气动力学理论是不可避免的。
一、什么是空气动力学？简单的说，空气动力学就是研究物体在气体中运动时的相互作用行为的学科。
主要包括两个方面：第一是空气对于固体物体的作用，即飞行器受到的前进阻力、升力、侧向力和阻力等力的影响；第二是固体物体对空气的影响，即飞行器的气动性能。
二、飞行器的主要气动效应在设计飞行器时，我们需要了解飞行器所受到的主要气动效应，以便更好地优化飞行器的设计和性能。
1. 阻力阻力是指飞行器在运动过程中，受到空气阻碍所表现出的物理现象。
阻力越大，飞行器的运动速度就越慢。
涡流、摩擦效应以及空气在机体表面与风流之间的分离都会引起阻力。
为了降低阻力来提高飞行器速度，一般采用各种流线型设计，例如小车头、燕尾形及其他科技减阻技术。
2. 升力升力是飞行器在空气中飞行时向上的力量。
它是由飞行器在运动中压力差引起的，也是任何飞行器的基本气动特性之一。
通过改变机翼形状、机翼横截面和角度，以及飞行速度和气流的流动状态来控制升力。
这也是飞行器起飞、稳定飞行和着陆的关键因素之一。
3. 侧向力侧向力是指垂直于飞行器运动方向的力。
它通常用来控制飞行器的偏转和水平运动。
不同形状的舵面、操纵杆和其他控制设备可以产生侧向力，以便进行转弯和调整方向。
4. 扰动扰动是飞行器在航行中可能遇到的各种外部因素，它们可能影响飞行器的稳定性和控制。
例如气脉冲、气流涡旋、气压波动、地面和空气湍流。
在设计飞行器时，需要考虑这些扰动因素，并在飞行器结构中考虑如何减轻、消除和对抗它们。
三、空气动力学原理在现代飞行器设计中的应用现代飞行器设计使用了大量的空气动力学理论和技术，在实践中进行了无数次改进。
航空、航天、导弹制造等领域都有广泛的应用。
(精品)空气动力学课件：高速可压流动基础
动时所作的功；另一项是动能的改变量。
• 用焓表示时，上述能量方程为：
dq dh VdV 在一维定常绝热可压缩流中 ，上能量方程可积分为：
hV2 C 2
27/120
6.3.1 一维定常绝热流的能量方程
2. 一维定常流能量方程的不同形式
根据焓的不同表达
从而：
h
e
p
c pT
RT 1
1
p
a2
1
V22
• 如果描写流场的诸物理参数（ V ， p ，ρ ，T）发生了变化，
就说流场受到了扰动。
• 使流动参数的数值改变得非常微小的扰动，称为微弱扰动简称 为弱扰动，例如说话（即使是大声说话）时声带给空气的扰动
就是如此。
dp 1, d 1, dT 1
p
T
• 使流动参数改变有限值的扰动，称为有一定强度的扰动简称为 强扰动，例如激波便是一种强扰动。
2
cpT
常数(沿流线)
V22 RT 常数(沿流线) 2 1
条件：沿流线定常、绝 热、绝功、略势能、可 压缩、允许有粘性
V22 p 常数(沿流线) 2 1
V 22
a2
常数(沿流线)
2 1
表明：沿流（线）管 V 增加时，h,T,a下降，但 总能量不变
速度的变化不会引起气体温度即内能的显著变化，因此对于
不可压流体其内能不变或温度不变，不考虑其热力关系。
• 对不可压流体来说，如果温度有变化，那一定是传热引起的 ，但加热只能使温度升高或内能增加，不能使流体膨胀做功 。
对于高速气体来说（M 较大），即使是在绝热情况下，速度
的变化会引起热力关系（ p 、ρ 、 T ）变化，内能将参与能
在热力学中，常常引入另外一个代表热含量的参数 h（焓） he p
第2章 流体力学基本原理和方程
δx
动 大 B 点相对于 A 点在 y 轴方向
西 力 学 的速度为
空 北工 学基 航天 vBy
− vy
=∂vy ∂x
δx
气 业大 础 学 同理，可得 D 点相对于 A 点 西 动 学 教 院 在 x 轴方向的速度为
空 北工 力学 航天 学团 vDx
− vx
=∂vx ∂y
δy
气动 业大 基础 学院 队编 D 点相对于 A 点在 y 轴方向的速度为
队编 ∂x ∂y ∂z
（2-4）
写 则（2-2）式的导数可以表示为
d= vx dt
∂vx ∂t
+ v∇ (vx )
这种表示方式对流场的其他变量同样成立，以密度项为例，有
dρ = dt
∂ρ ∂t
+ (v ∇)ρ
=∂ρ ∂t
+ vx
∂ρ ∂x
+ vy
∂ρ ∂y
+ vz
∂ρ ∂z
（2-5）
西 如果流场中的物理量随时间而变化，则称为非定常流场；反之，如果流场中
气动 业大 ax
=dvx dt
=∂vx ∂t
+
∂vx ∂x
dx dt
+
∂vx ∂y
dy dt
+ ∂vx ∂z
dz dt
西北 力 学航 ay
=dvy dt
∂v =
y
∂t
+ ∂vy ∂x
dx dt
+ ∂vy ∂y
dy + ∂vy dt ∂z
dz
dt
空 工 学基 天 az
=dvz dt
空气 业 基 天学 队 曲线 s 就称为 t1 时刻过 动 大 础 院 编 点 1 的 流 线 ， 见 图
环境工程概论智慧树知到答案章节测试2023年长春工程学院
第一章测试1.下列哪项不属于环境问题产生原因的主要方面（）。
A:片面追求经济的增长B:庞大的人口压力C:科技的快速发展D:资源的不合理利用答案:C第二章测试1.气溶胶颗粒的空气动力学直径分布在（）。
A:0.002～10μmB:0.02～100μmC:0.2～100μmD:0.002～100μm答案:D2.以下的逆温形式中，（）属于自由大气层逆温。
A:地形逆温B:辐射逆温C:平流逆温D:下沉逆温答案:D3.在烟气处理的工艺流程中，应遵循（）的顺序。
A:先除尘，后脱硫B:同时进行C:先脱硫，后除尘D:随机进行答案:A4.二氧化碳的环境浓度呈现逐年上升趋势，原因是（）。
A:植被覆盖率增加B:人口增加C:植被覆盖率锐减D:排放量增加答案:CD5.影响大气污染物扩散的局地环流包括（）。
A:城郊风B:常年主导风C:山谷风D:海陆风答案:ACD6.袋式除尘器按照动力装置布置的位置，可分为（）两种。
A:负压式B:下进气C:上进气D:正压式答案:AD7.降水化学组成的时空变化，与下列（）影响因素有关。
A:天气类型B:降水量C:降水持续时间D:地理分布规律答案:ABCD8.下面哪些属于环境污染的特点（）。
A:空间分布性B:污染物含量的复杂性C:时间分布性D:污染因素作用的综合性答案:ABCD9.社会环境是指由人与人之间的各种社会关系所形成的环境，下面哪些属于社会环境范畴（）。
A:社会治安B:经济体制C:文化传统D:政治制度答案:ABCD第三章测试1.世界水日是哪天？（）A:6月25日B:6月30日C:3月15日D:3月22日答案:D2.下列淡水资源更新周期最长的是（）。
A:湖泊水库B:地下水C:河水D:永久积雪答案:D3.依据地表水环境质量标准，哪类水体不能作为饮用水水源？（）。
A:III类B:II类C:IV类D:I类答案:C4.以下哪些是地下水污染的污染源（）A:地下淡水的过量开采导致沿海地区的海（咸）水入侵B:地表污（废）水排放和农耕污染造成的硝酸盐污染C:垃圾填埋场渗漏污染D:石油和石油化工产品的污染答案:ABCD5.水体富营养化发生时，（）出现异常增殖。
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第2章矿内空气动力学基础
•□
• 流体具有流动性，两层流体以一定速度作相对运动时， 在两层的交界面上就要产生内摩擦力，这种内摩擦力 阻碍各层的流动。流体中的内摩擦力又叫粘滞力，决 定它的因素很复杂，因此就造成了研究液体运动时的 很大困难，
风速，矿内气候参数的测定。
➢重点与难点 1、矿内空气主要成分及其性质 2、井下常见的有害气体、来源及最高允许浓度 3、矿井的气候条件（温度、湿度，风速）
第2章矿内空气动力学基础
第2章 矿内空气动力学基础
• 根据能量平衡及转换定律，结合矿井风流 的特点，分析矿井风流任一断面上的机械能和 风流沿井巷运动的能量变化规律及其应用，为 以后章节提供理论基础。
• 2、静压能（流动功） • 由分子热运动产生的分子动能的一部分转化过来的能
量，并且能够对外做功的机械能叫静压能，(Ep)。 • 如下图所示，有一两端开口的水平管道，断面积为A，
在其中放入体积为V，质量为m的单元流体, 使其从左 向右流动，即使不考虑磨擦阻力，由于管道中存在压 力P，单元体的运动就会有阻力，因此必须施加一个 力F克服这个阻力，单元体才会运动。 • 当该力使单元体移动一段距离s后，就做了功。
第2章矿内空气动力学基础
2.1 流体的概念
• 流体是一种受任何微小剪切力作用时都能连续变形的 物质。流体可分为液体和气体。
• 气体的分子分布比液体分子相距大约103倍。气体的 分子距很大，分子间的吸引力很小，总是充满它所能 够达到的全部空间。
• 液体的分子距较小，分子间的吸引力较大，液体的流 动性不如气体。
• 为简化问题，假定在流体运动中并无内摩擦力的存在。
• 一般来说，流体是可以压缩的，当压力改变时其体积 就要改变，因而密度也随之必变。这也增加了研究问 题时的复杂性，为此，又假定流体是不可压缩的。
• 既没有内摩擦又没有压缩性的流体，叫做理想流体。
• 真实流体都是有粘性的，在研究过程中，首先以理想 流体代替真实流体，以便清晰揭示流体主要运动特性； 然后，再根据需要考虑粘性的影响。因此，理想流体 是为便于解决实际问题对真实流体作的一种抽象。
第2章矿内空气动力学基础
第2章 矿内空气动力学基础
• 2.1 流体的概念
• 2.2 风流能量与能量方程
• 2.3 风流压力及压力坡度
第2章矿内空气动力学基础
学习目标、重点与难点
学习目标 • 1、流体的概念 • 2、风流能量与能量方程 • 3、风流压力及压力坡度
重点与难点 • 1、点压力之间的关系 • 2、能量方程及其在矿井中的应用
压力，就其形成的特征来说，可分为静压、动压和全 压(风流中某一点的静压和动压之和称为全压)。 • 根据压力的两种计算基准，某点i的静压又分为绝对 静压(Pi)和相对静压（hi） • 同理，全压也可分绝对全压(Pti)和相对全压（hti）。
第2章矿内空气动力学基础
Байду номын сангаас
点压力：静压、全压、速压
•＋
•_
第2章矿内空气动力学基础
第2章矿内空气动力学基础
2.2.1 风流能量
• 3、动能
• 当空气流动时，除了位能和静压能外，还有空
气定向运动的动能，用
表示。如果我们
对一个质量为m的物体施加大小为F的外力，使
其从静止以加速度a做匀加速运动，在t时刻速
度达到u，外力对其做的功为：
• 这就是质量为 m 的物体所具有的动能
第2章矿内空气动力学基础
第2章矿内空气动力学基 础
2020/11/25
第2章矿内空气动力学基础
第2章 矿内空气动力学基础
第2章矿内空气动力学基础
上一章内容
• 第1章 矿内空气 • 1.1 矿内空气成分及其基本性质 • 1.2 矿内空气的主要物理参数 • 1.3 矿井气候
第2章矿内空气动力学基础
上一章内容
➢学习目标 1、矿内空气的主要成分 2、井下常见的有害气体 3、矿内空气的主要物理参数 4、矿井的气候条件，矿内空气的温度、湿度，
2.3 风流压力及压力坡度 • 2.3.1 压力的基本概念 • 2.3.2 风流点压力及其相互关系 • 2.3.3 压力坡度
第2章矿内空气动力学基础
•□
• 2.3.1 压力的基本概念 • 空气受到重力作用,而且空气能流动,因此空气内
部向各个方向都有压强（单位面积上的压力）, 这个压强在矿井通风中习惯称为压力，也称为 静压，用符号P表示。 • 它是空气分子热运动对器壁碰撞的宏观表现。 其大小取决于在重力场中的位置(相对高度)、空 气温度、湿度(相对湿度)和气体成分等参数。
第2章矿内空气动力学基础
2.2 风流能量与能量方程
• 2.2.1 风流能量 • 2.2.2 不可压缩流体的能量方程 • 2.2.3 可压缩风流能量方程 • 2.2.4 关于能量方程使用的几点说明
第2章矿内空气动力学基础
•□
2.2 风流能量与能量方程
• 2.2.1 风流能量 • 矿井通风是典型的稳定流，风流沿着一维的巷道连续
•
（见P26）
• (式中， 为空气的摩尔质量，28.97 kg/kmol；g为重力加速 度，m/s2；z为海拔高度，m，海平面以上为正，反之为负； R0为通用气体常数；T为空气的绝对温度，K；P0为海平面处 的大气压，Pa)。
第2章矿内空气动力学基础
• 2.3.2 风流点压力及其相互关系 • 1、风流点压力 • 风流的点压力是指在井巷和通风管道风流中某个点的
的流动。在这个流动中涉及到了能量的转移和消耗。 能量的改变是我们计算风量和通风压力等通风工程中 重要参数的基础。 • 在井巷中，任一断面上的能量（机械能）都由位能、 压能和动能三部分组成。 • 假设从风流中任取一质量为m，速度为u，相对高度 为Z，大气压为P的控制体。现在用外力对该控制体 做多少功来衡量这三种机械能的大小。
• (1) 能量方程的意义是，表示1 kg(或1 m3)空气由1 断面流向2断面的过程中所消耗的能量(通风阻力)等 于流经1、2断面间空气总机械能(静压能、动压能和 位能)的变化量。
• (2) 风流流动必须是稳定流，即断面上的参数不随时
间的变化而变化；所研究的始、末断面要选在缓变流
场上。
第2章矿内空气动力学基础
第2章矿内空气动力学基础
2、静压能（流动功）
• 为平衡管道内的压力，施加的力为
• F=PA ， N
• 做的功为
，J
• 又AS是流体的体积V，所以
• 根据密度的定义
• =m/V 或者 V=m/
• 则对该单元体做的流动功为
• 或者
，（ J/kg）
（2-7）
• 当流体在管道中连续流动时，压力就必须对流体连续 做功, 此时的压力就称为压能，所做的功为流动功。 上式就是单位质量流体的静压能表达式。
• (3) 风流总是从总能量(机械能)大的地方流向总能量 小的地方。在判断风流方向时，应用始末两断面上的 总能量来进行，而不能只看其中的某一项。如不知风 流方向，列能量方程时，应先假设风流方向，如果计 算出的能量损失(通风阻力)为正，说明风流方向假设 正确；如果为负，则风流方向假设错误。
• (4) 正确选择基准面。 • (5) 在始、末断面间有压源时，压源的作用方向与风
• 现有空气在一巷道内流动，考虑到在任意两点 间的能量变化，如图所示。
• 内能的变化是非常小的，忽略不计，又因为外 加的机械能通常单独考虑，撇开这些因素，在 图中1点的总能量等于2点的总能量与1—2之 间损失的能量之和，如果用U1和U2分别表示 1点和2点的总能量，h1-2表示1点到2点的能 量损失，则有下式：
第2章矿内空气动力学基础
2.2 风流能量与能量方程
•又
，
• 所以可以得出：
（2-2-1）
• 如果我们认为空气是不可压缩的，此时有：
• 所以（2-2-1）式变为：
（2-2-2）
•单位质 量
• 这里的 是 动能， Zg是位能， 是流动功（静压能）， h1-2是能量损失。如果在方程两边同乘以ρ，那么（2-2-2）式 变为：
• 在抽出式风道中（
）
第2章矿内空气动力学基础
• 由此可见，风流中任一点的相对全压有正负之分，它 与通风方式有关。
• 而对于风流中任一点的相对静压，其正负不仅与通风 方式有关，还与风流流经的管道断面变化有关。
• 在抽出式通风中其相对静压总是小于零(负值)； • 在压入式通风中，一般情况下，其相对静压是大于零
•
hvi——风流中i点动压，Pa。
• 由于hvi >0，故由（2-3-2）可得，风流中任一点（无论是压入式还是抽出 式）的绝对全压恒大于其绝对静压：
•
（2-3-3）
• 风流中任一点的相对全压为：
•
hti
（2-3-4）
• 式中 P0i——当时当地与风道中i点同标高的大气压，Pa。
• 在压入式风道中（
）
第2章矿内空气动力学基础
2.2.1 风流能量
• 1、位能（势能）
• 物体在地球重力场中因受地球引力的作用，由于相对 位置不同而具有的一种能量叫重力位能，简称位能，
用Ep0表示。
• 当向上移动到高于基点 Z（m）时，做的功为
•
，J
• 这就给出了物体在Z高度上的位能。
第2章矿内空气动力学基础
2.2.1 风流能量
第2章矿内空气动力学基础
• 由于无数个空气分子作无规则的热运动，不断地与器 壁(或井壁或巷道壁)相碰撞，平均起来对任何方向的 撞击次数是相等的，故器壁各面上所受的压力也是相 等的，即各向同值。
• 根据上面的分析，空气的压力可用下式表示：
• 式中 n——单位体积内的空气分子数；