空气流动的描述

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1、第 二 章飞 机 的 低 速 空 气 动 力 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 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 。 2.1.1 流 体 模 型 化 理 想 流 体 ， 不 考 虑 流 体 粘 性 的 影 响 。 不 可 压 流 体 ， 不 考 虑 流 体 密 度

2、的 变 化 ， Ma0.4。 绝 热 流 体 ， 不 考 虑 流 体 温 度 的 变 化 ， Ma0.4。 2.1.2 相 对 气 流 运 动 方 向相 对 气 流 方 向 自 然 风 方 向 飞 机 的 相 对 气 流 方 向 与 飞 行 速 度 方 向 相 反只 要 相 对 气 流 速 度 相 同 ， 飞 机 产 生 的 空 气 动 力 就 相 同 。 对 相 对 气 流 的 现 实 应 用直 流 式 风 洞回 流 式 风 洞 风 洞 实 验 段 及 实 验 模 型 风 洞 的 其 它 功 用 2.1.3 迎 角迎 角 就 是 相 对 气 流 方 向 与 翼 弦 之 间 的 夹 角 。 相

3、 对 气 流 方 向 就 是 飞 机 速 度 的 反 方 向 相 对 气 流 方 向 是 判 断 迎 角 大 小 的 依 据 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 。 水 平 飞 行 、 上 升 、 下 降 时 的 迎 角上 升 平 飞 下 降 迎 角 探 测 装 置 2.1.4 流 线 和 流 线 谱空 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

4、 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 。 流 管 ： 由 许 多 流 线 所 围 成 的 管 状 曲 面 。 流 线 和 流 线 谱流 线 谱 是 所 有 流 线 的 集 合 。 流 线 和 流 线 谱 的 实 例 流 线 和 流 线 谱 的 实 例 流 线 的 特 点 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 。 流

5、 线 谱 的 特 点 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 。 2.1.5 连 续 性 定 理 流 体 流 过 流 管 时 ， 在 同 一 时 间 流 过 流 管

6、 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 。 连 续 性 定 理 1 2A1,v1 A2,v2 1 1v A单 位 时 间 内 流 过 截 面 1的 流 体 体 积 为 1 1 1v A 单 位 时 间 内 流 过 截 面 1的 流 体 质 量 为 2 2 2v A 同 理 ， 单 位 时 间 内 流 过 截 面 2的 流 体 质 量 为则 根 据 质 量 守 恒 定 律 可 得 ：1 1 1 2 2 2v A v A 1 1 2 2v A v A C 常 数即结 论 ： 空 气 流 过 一 流 管 时 ， 流 速 大 小 与 截

7、 面 积 成 反 比 。 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 日 常 的 生 活 中 的 连 续 性 定 理高 楼 大 厦 之 间 的 对 流通 常 比 空 旷 地 带 大 2.1.6 伯 努 利 定 理 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 。 伯 努 利 定 理 空 气 能 量 主 要 有 四 种 ： 动 能 、 压 力 能 、 热 能 、 重 力 势 能 。 低 速 流 动 ，

8、 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 ： 21 02 v P P 上 式 中 第 一 项 称 为 动 压 ， 第 二 项 称 为 静 压 ， 第 三 项 称 为 总 压 。 伯 努 利 定 理 21 02 v P P 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 。212 vP

9、 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 。 0P 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 。 深 入 理 解 动 压 、 静 压 和 总 压同 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 。 同 一 流 管 ：截 面 积 大 ， 流 速 小 ， 压 力 大 。截 面 积 小 ， 流 速 大 ， 压 力

10、小 。 深 入 理 解 动 压 、 静 压 和 总 压 伯 努 利 定 理 适 用 条 件 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 。 2.1.7 连 续 性 定 理 和 伯 努 利 定 理 的 应 用 用 文 邱 利 管 测 流 量 2A1, v1 ,P1 A2, v2 ,P21 文 邱 利 管 测 流 量 2 22 1 2 2 12 / 1 /v P P A A 21 2 12 21 1 2 21 12 2Av v Av P v P 空 速 管 测 飞 行 速 度 的 原 理 21 02 v P P 02( )P Pv 与 动 压 、 静 压 相 关 的 仪 表空 速 表 高 度 表 升 降 速 度 表 空 速 表 升 降 速 度 表 高 度 表