mmmm空氣動力學原理

空氣動力學原理氣流繞過物體的流動1.勢函數(shù)的性質1）等勢面與流線垂直將流場中速度勢相等的點連接起來，形成一個空間曲面，稱為等勢面。在平面流中，稱為等勢線。在等勢面上mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第1頁!2）速度勢在任何一個方向上的偏導數(shù)，等于速度在該方向上的投影根據(jù)數(shù)學上方向導數(shù)的概念，速度勢在任意方向l上的方向導數(shù)為3）在勢流場中，沿任意封閉曲線的速度環(huán)量為零。mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第2頁!2.流函數(shù)1）流函數(shù)的等值線與流線重合3.平行流就是流體質點以相同的速度相互平行地作等速直線運動。存在速度勢mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第3頁!平行流的等勢線和流線圖mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第4頁!4.偶極子一對等強度的點源和點匯距離為零時，稱偶極子mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第5頁!阻力定義粘性阻力物體前后壓力mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第6頁!2、翼型受力分析

環(huán)流的存在導致了葉片的工作。F—翼葉上受的氣動力，與翼弦AB垂直；FL—作用在風輪旋轉平面上升力；FD—作用在垂直風輪旋轉平面上阻力。mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第7頁!升力與阻力(D為阻力，L為升力

)

mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第8頁!當平板靜止時，阻力雖大但并未對平板做功；當平板在阻力作用下運動，氣流才對平板做功；如果平板運動速度方向與氣流相同，氣流相對平板速度為零，則阻力為零，氣流也沒有對平板做功。一般說來受阻力運動的平板當速度是氣流速度的20%至50%時能獲得較大的功率。當平板與氣流方向平行時，平板受到的作用力為零（阻力與升力都為零）mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第9頁!當夾角較小時，平板受到的阻力D較小；此時平板受到的作用力主要是升力L。mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第10頁!當翼片與氣流方向有夾角（該角稱攻角）時，升力會增大，阻力也會增大，平衡這一利弊，一般說來攻角為8至15度較好。超過15度后翼片上方氣流會發(fā)生分離，產生渦流，升力會迅速下降，阻力會急劇上升。mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第11頁!升力系數(shù)阻力系數(shù)總的空氣動力系數(shù)

mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第12頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第13頁!對于同一種翼型（截面形狀），其升力系數(shù)和阻力系數(shù)的比值，被稱為升阻比（k）：mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第14頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第15頁!翼的俯仰力矩翼的俯仰力矩系數(shù)L-翼的弦長(蘇紹禹)mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第16頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第17頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第18頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第19頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第20頁!當φ＝常數(shù)時，x＝常數(shù)，所以等勢線是x＝c的一族與y軸平行的直線。存在流函數(shù)mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第21頁!流體從平面上一點均勻地向四周流出，一直流向無窮遠處，這樣的流動稱為平面點源。流體流出的點稱為源點，單位時間內流出的體積流量稱為源強，用qv表示。速度勢函數(shù)mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第22頁!5.平行流繞圓柱體無環(huán)流流動mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第23頁!圓柱表面的壓強分布mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第24頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第25頁!平板與氣流方向垂直時的情況，此時平板受到的阻力最大，升力為零mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第26頁!當平板與氣流方向有夾角時，在平板的向風面會受到氣流的壓力，在平板的下風面會形成低壓區(qū)，平板兩面的壓差就產生了側向作用力F，該力可分解為阻力D與升力L。mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第27頁!截面為流線型的翼片阻力很小，即使與氣流方向平行也會有升力，因為翼片上方氣流速度比下方快，跟據(jù)流體力學的伯努利原理，上方氣體壓強比下方小，翼片就受到向上的升力作用。mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第28頁!氣流作用力阻力升力mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第29頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第30頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第31頁!壓力中心

正常工作的翼片受到下方的氣流壓力與上方氣流的吸力，這些力可用一個合力來表示，該力與弦線（翼片前緣與后緣的連線）的交點即為翼片的壓力中心。對于普通薄翼型，在攻角在5至15度時，壓力中心約在翼片前緣開始的1/4的位置。mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第32頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第33頁!相對風速

下圖是一個風力機的葉片截面，當葉片運動時，葉片感受到的風速稱為相對風速w→，它是葉片的線速度（矢量）u→與風進葉輪前的速度（矢量）v→的合成矢量w→=u→+v→mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第34頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第35頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第36頁!mmmm空氣動力學原理共38頁，您現(xiàn)在瀏覽的是第37頁!葉片翼型的空氣動力學基礎

1、葉片翼型幾何參數(shù)：（1）翼的前緣；（2）翼的后緣；（3）翼弦；（4）翼的