风力空气动力学简单题

工程流体力学的任务是研究流体的宏观机械运动。

流体是一种受到任何微小剪切力作用时都能连续变形的物质。

流体的压缩性，一般可用体积压缩率k和体积模量K来描述。

流体的连续介质假设：将本来不连续的流体看成是由没有间隙的流体微团（质点）构成的。

流体微团：在研究流体的宏观运动中，所取的最小的流体微元。

运动粘度：动力粘度与密度的比值。动力粘度可以代表流体粘性的大小，运动粘度则不能

粘性是流动流体抵抗剪切变形的一种性质。温度是粘度的主要影响因素：随温度升高，气体粘度上升、液体粘度下降。

牛顿内摩擦定律,它表明流体的切应力大小与速度梯度或角变形率或剪切变形速率成正比。根据是否遵循牛顿内摩擦定律，可将流体分为牛顿流体和非牛顿流体。

理想流体意义：在实际流体的黏性作用表现不出来的场合，完全可以把实际流体当理想流体来处理，简化问题，利于分析。

流体静压强特性：流体静压强的方向指向作用面的内法线方向。静止流体中任一点上不论来自何方的静压强均相等。

欧拉方法：着眼于整个流场的状态

拉格朗日方法：着眼于每个个别流体质点运动的研究。

流动分类：（流体性质）理想流体和黏性流体流动，不可压缩流体和可压缩流体流动。（运动状态）定常流动和非定常流动，有旋和无旋流动，层流和紊流流动，亚声速和超声速流动。（流动空间坐标数目）

一维二维三维。

流体质点的运动轨迹称为迹线。

流线：在某一瞬时，此曲线上的每一点的速度矢量总是在该点与此曲线相切。通过空间一个点在给定时刻只能作一条流线。

系统是一团流体质点的集合。这团流体的表面常常是不断变形的。控制体是指流场中某一确定的空间区域。控制体的形状和位置相对于所选定的坐标系来讲是固定不变的。

流动的力学相似指在流动空间的各对应点上和各对应时刻，表征流动过程的所有物理量各自互成一定比例。

流体的力学相似主要包括几何相似、运动相似和动力相似。流体的几何相似是流动力学相似的前提条件，动力相似是决定运动相似的主导因素，运动相似是几何相似和动力相似的表现。

流动的相似条件：相似的流动都属于同一类流动，它们都应为相同的微分方程组所描述。服从相同微分方程组的同类流动由无数个，从这无数同类流动中单一地划分出某一具体流动的相似条件是它的单值条件。由单值条件中的物理量所组成的相似准则数相等。

量纲一致性原则：任何一个物理方程中各项的量纲必定相同，用量纲表示的物理方程必定是齐次性的。

流体微团的运动可分解为三部分：①随流体微团中某一点一起前进的平移运动；②绕这一点的旋转运动；③变形运动（包括线变形和角变形）。

流体微团的旋转角速度不等于零的流动称为有旋流动

定解条件：①起始条件②边界条件

欧拉运动方程积分的前提条件：①流动是定常的②质量力有势③不可压或正压流体

涡线是一条曲线，在给定瞬时t，这条曲线上每一点的切线与位于该点的流体微团的角速度的方向相重合。在给定瞬时，在涡量场中任取一不是涡线的封闭曲线，通过封闭曲线上每一点作涡线，这些涡线形成一个管状表面，称为涡管。涡管中充满着作旋转运动的流体，称为涡束。旋转角速度的值ω与垂直于角速度方向的微元涡管横截面积dA的乘积的两倍称为微元涡管的涡通量

斯托克斯定理：当封闭周线内有涡束时，则沿封闭周线的速度环量等于该封闭周线内所有涡束的涡通量之和。

汤姆孙定理：正压性的理想流体在有势的质量力作用下沿任何由流体质点所组成的封闭周线的速度环量不随时间而变化。

亥姆霍兹：①在同一瞬间涡管各截面上的涡通量都相同。②正压性的理想流体在有势的质量力作用下，涡管永远保持为由相同流体质点组成的涡管。③在有势的质量力作用下，正压性的理想流体中任何涡管的强度不随时间而变化，永远保持定值。

流函数的物理意义是，平面流动中两条流线间单位厚度通过的体积流量等于两条流线上的流函数之差。

达朗伯疑题：理想流体均匀等速流绕过圆柱体的平面流动，作用在圆柱面上既无升力，也无阻力。实验证明有阻力。

大雷诺数下紧靠物体表面流速从零急剧增加到与来流速度相同数量

级的薄层称为边界层。

边界层的基本特征有：与物体的长度相比，边界层的厚度很小；边界层内沿边界层厚度的速度变化非常急剧，即速度梯度很大；边界层沿着流体流动的方向逐渐增厚；由于边界层很薄，因而可近似地认为，边界层中各截面上的压强等于同一截面上边界层外边界上的压强；在边界层内粘滞力和惯性力是同一数量级的；边界层内流体的流动与管内流动一样，也可以有层流和紊流两种流动状态。

Re在60-5000这对不稳定的对称漩涡分裂，最后形成几乎稳定的、非对称性的、多少有些规则的、旋转方向相反的交替漩涡，称为卡门涡街。

摩擦阻力是作用在物体表面的切向应力在来流方向上的分力的总和。为了减小摩擦阻力，应该使物体上的层流边界层尽可能长

压差阻力是作用在物体表面的压强在来流方向上的分力的总和。采用产生尽可能小的尾涡区的物体外形

控制边界层的方法：改善边界层以外主流的外部条件来控制边界层的发展，可防止分离的发生；改善边界层的性质①向边界层内减速的流体增加能量，提高速度，可防止或推迟边界层分离②在边界层将发生分离以前，利用缝式抽吸把边界层内减速的流体吸入机翼内

层流：整个流场呈一簇互相平行的流线

紊流：流体质点作复杂的无规则运动。

影响翼型空气动力特性：前缘半径（大），相对厚度（大），最大厚度的弦向位置，后缘厚度。

翼型布置（空气动力特性好，连续变化）：根部配置的翼型其厚度要大，升力系数高。尖部配置的翼型相对厚度要小。75%至叶尖：相对高的升阻比，限制其最大升力系数，表面粗糙度对翼型失速影响小，足够的相对厚度。

风力机性能：功率特性、转矩特性、轴向力特性。

风力机翼型：风力机叶片的剖面形状称之为风力机翼型

影响最大升力系数的因素很多，主要是翼型的相对弯度、最大弯度位置、厚弦比、前缘半径等。相对弯度大的机翼，其升力系数大，这里因为相对弯度大，上下翼面流管的变化大，上下压力系数的差值就大。压力中心即气动合力的作用点，是合力作用线与翼弦的交点。作用在压力中心上的只有升力与阻力，而无力矩。

升力系数为零的迎角，称为零升力迎角

最大升力系数所对应的迎角，称为临界迎角

翼型有三种失速形式：后缘分离、薄翼（前缘长气泡）分离和前缘短气泡分离。