空气动力学基础 ppt课件
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第二章 第 20 页
●空气动力学基础
➢ 流线谱的形状与流动速度无关。
➢ 物体形状不同，空气流过物体的流线谱不同。
➢ 物体与相对气流的相对位置（迎角）不同，空气流 过物体的流线谱不同。
➢ 气流受阻，流管扩张变粗，气流流过物体外凸处或 受挤压 ，流管收缩变细。
➢ 气流流过物体时，在物体的后部都要形成涡流区。
第二章
低速空气动力学基础
空气动力学基础
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 2 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 4 页
2.1.1 流体模型化
第二章 第 41 页
●空气动力学基础
P112v12 P0
P1 v1
第二章 第 42 页
P2 v2
P212v22P0
P 11 2 v 1 2P 21 2 v2 2
第二章 第 13 页
●空气动力学基础
上升
第二章 第 14 页
平飞
下降
●空气动力学基础
第二章 第 15 页
空气动力学基础
空气流动的情形一般用流线、流管和流线谱来描述。 流线：流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团的 速度与曲线在该点的切线重合。对于定常流，流线是 流体微团流动的路线。
第二章 第 16 页
则根据质量守恒定律可得：
1v1A 12v2A 2 即 v1A 1v2A 2C 常 数
结论：空气流过一流管时，流速大小与截面积成反比。
第二章 第 23 页
●空气动力学基础
山谷里的风通常比平原大
河水在河道窄的地方流 得快，河道宽的地方流 得慢
高楼大厦之间的对流 通常比空旷地带大
第二章 第 24 页
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 2
v2
PP0
上式中第一项称为动压，第二项称为静压，第三项称为总压。
第二章 第 26 页
●空气动力学基础
1 2
v2
PP0
1 2
v 2—动压，单位体积空气所具有的动能。这是一种附加的压
力，是空气在流动中受阻，流速降低时产生的压力。
P —静压，单位体积空气所具有的压力能。在静止的空气中， 静压等于当时当地的大气压。
第二章 第 29 页
●空气动力学基础
➢ 气流是连续、稳定的，即流动是定常的。 ➢ 流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。 ➢ 空气没有粘性，即空气为理想流体。 ➢ 空气密度是不变，即空气为不可压流。 ➢ 在同一条流线或同一条流管上。
第二章 第 30 页
空气动力学基础
① 用文邱利管测流量
1 A1, v1 ,P1
2 A2, v2 ,P2
1 2
v12
v1 P1
v2
A2 A1
1 2
v22
文邱利管测流量
v22P 1P 2/ 1A 2 2/A 1 2
P2
第二章 第 31 页
② 空速管测飞行速度的原理
12v2PP0
第二章 第 32 页
v 2(P0 P)
③ 与动压、静压相关的仪表
空速表
高度表
空气动力学基础
同一流管的任意截面上，流体的静压与动压之和保 持不变。
能量守恒定律是伯努力定理的基础。
第二章 第 25 页
●空气动力学基 础
空气能量主要有四种：动能、压力能、热能、重力势能。
低速流动，热能可忽略不计；空气密度小，重力势能可忽略不计。
因此，沿流管任意截面能量守恒，即为：动能+压力能=常值。公式 表述为：
升力 Lift
拉力 Pull
第二章 第 39 页
重力 Weight
阻力 Drag
空气动力学基础
相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人 的速度哪一个更快？
起
终
点
点
第二章 第 40 页
●空气动力学基础
前方来流被机翼分为 了两部分，一部分从 上表面流过，一部分 从下表面流过。
由连续性定理或小狗 与人速度对比分析可 知，流过机翼上表面 的气流，比流过下表 面的气流的速度更快。
流管：由许多流线所围成的管状曲面。
第二章 第 17 页
●空气动力学基础
流线谱是所有流线的集合。
第二章 第 18 页
●流线和流线谱的实例
第二章 第 19 页
●空气动力学基础 ➢ 该曲线上每一点的流体微团速度与曲线在该点的切线 重合。 ➢ 流线每点上的流体微团只有一个运动方向。 ➢ 流线不可能相交，不可能分叉。
第二章 第 33 页
升降速度表
●空速表
第二章 第 34 页
●升降速度表
第二章 第 35 页
●高度表
第二章 第 36 页
空气动力学基础
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
第二章 第 37 页
2.2 升力
升力垂直于飞行速度方向，它将飞机支托在空中， 克服飞机受到的重力影响，使其自由翱翔。
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。
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。
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
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
●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。
●空气动力学基础
➢ 流线谱的形状与流动速度无关。
➢ 物体形状不同，空气流过物体的流线谱不同。
➢ 物体与相对气流的相对位置（迎角）不同，空气流 过物体的流线谱不同。
➢ 气流受阻，流管扩张变粗，气流流过物体外凸处或 受挤压 ，流管收缩变细。
➢ 气流流过物体时，在物体的后部都要形成涡流区。
第二章
低速空气动力学基础
空气动力学基础
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 2 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 4 页
2.1.1 流体模型化
第二章 第 41 页
●空气动力学基础
P112v12 P0
P1 v1
第二章 第 42 页
P2 v2
P212v22P0
P 11 2 v 1 2P 21 2 v2 2
第二章 第 13 页
●空气动力学基础
上升
第二章 第 14 页
平飞
下降
●空气动力学基础
第二章 第 15 页
空气动力学基础
空气流动的情形一般用流线、流管和流线谱来描述。 流线：流场中一条空间曲线，在该曲线上流体微团的 速度与曲线在该点的切线重合。对于定常流，流线是 流体微团流动的路线。
第二章 第 16 页
则根据质量守恒定律可得：
1v1A 12v2A 2 即 v1A 1v2A 2C 常 数
结论：空气流过一流管时，流速大小与截面积成反比。
第二章 第 23 页
●空气动力学基础
山谷里的风通常比平原大
河水在河道窄的地方流 得快，河道宽的地方流 得慢
高楼大厦之间的对流 通常比空旷地带大
第二章 第 24 页
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 2
v2
PP0
上式中第一项称为动压，第二项称为静压，第三项称为总压。
第二章 第 26 页
●空气动力学基础
1 2
v2
PP0
1 2
v 2—动压，单位体积空气所具有的动能。这是一种附加的压
力，是空气在流动中受阻，流速降低时产生的压力。
P —静压，单位体积空气所具有的压力能。在静止的空气中， 静压等于当时当地的大气压。
第二章 第 29 页
●空气动力学基础
➢ 气流是连续、稳定的，即流动是定常的。 ➢ 流动的空气与外界没有能量交换，即空气是绝热的。 ➢ 空气没有粘性，即空气为理想流体。 ➢ 空气密度是不变，即空气为不可压流。 ➢ 在同一条流线或同一条流管上。
第二章 第 30 页
空气动力学基础
① 用文邱利管测流量
1 A1, v1 ,P1
2 A2, v2 ,P2
1 2
v12
v1 P1
v2
A2 A1
1 2
v22
文邱利管测流量
v22P 1P 2/ 1A 2 2/A 1 2
P2
第二章 第 31 页
② 空速管测飞行速度的原理
12v2PP0
第二章 第 32 页
v 2(P0 P)
③ 与动压、静压相关的仪表
空速表
高度表
空气动力学基础
同一流管的任意截面上，流体的静压与动压之和保 持不变。
能量守恒定律是伯努力定理的基础。
第二章 第 25 页
●空气动力学基 础
空气能量主要有四种：动能、压力能、热能、重力势能。
低速流动，热能可忽略不计；空气密度小，重力势能可忽略不计。
因此，沿流管任意截面能量守恒，即为：动能+压力能=常值。公式 表述为：
升力 Lift
拉力 Pull
第二章 第 39 页
重力 Weight
阻力 Drag
空气动力学基础
相同的时间，相同的起点和终点，小狗的速度和人 的速度哪一个更快？
起
终
点
点
第二章 第 40 页
●空气动力学基础
前方来流被机翼分为 了两部分，一部分从 上表面流过，一部分 从下表面流过。
由连续性定理或小狗 与人速度对比分析可 知，流过机翼上表面 的气流，比流过下表 面的气流的速度更快。
流管：由许多流线所围成的管状曲面。
第二章 第 17 页
●空气动力学基础
流线谱是所有流线的集合。
第二章 第 18 页
●流线和流线谱的实例
第二章 第 19 页
●空气动力学基础 ➢ 该曲线上每一点的流体微团速度与曲线在该点的切线 重合。 ➢ 流线每点上的流体微团只有一个运动方向。 ➢ 流线不可能相交，不可能分叉。
第二章 第 33 页
升降速度表
●空速表
第二章 第 34 页
●升降速度表
第二章 第 35 页
●高度表
第二章 第 36 页
空气动力学基础
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
第二章 第 37 页
2.2 升力
升力垂直于飞行速度方向，它将飞机支托在空中， 克服飞机受到的重力影响，使其自由翱翔。
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。
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。
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
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
●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。