空氣動力學及飛行原理(空氣動力學原理)
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1、學科分類 通常所說的空氣動力學研究內(nèi)容是飛機、導彈等飛行器在各種飛行條件下流場中氣體的速度、壓力和密度等參量的變化規(guī)律,飛行器所受的舉力和阻力等及其變化規(guī)律,氣體介質(zhì)或氣體與飛行器之間所發(fā)生的物理化學變化以及傳熱傳質(zhì)規(guī)律等。
2、從這個意義上講,空氣動力學可有兩種分類法: ① 根據(jù)流體運動的速度范圍或飛行器的飛行速度,空氣動力學可分為低速空氣動力學和高速空氣動力學。
3、通常大致以400千米/小時這一速度作為劃分的界線。
4、在低速空氣動力學中,氣體介質(zhì)可視為不可壓縮的,對應的流動稱為不可壓縮流動。
5、大于這個速度的流動,須考慮氣體的壓縮性影響和氣體熱力學特性的變化。
6、這種對應于高速空氣動力學的流動稱為。
7、可壓縮流動根據(jù)其流動馬赫數(shù)的不同又可分為四種各具不同特點的流動:馬赫數(shù)恒小于1的流動稱為,恒大于1的流動稱為超聲速流動,馬赫數(shù)接近于1的流動稱為跨聲速流動,通常又把流動馬赫數(shù)大于5的流動稱為高超聲速流動。
8、氣體動力學則是專門研究可壓縮流體流動的學科。
9、它涉及可壓縮流動和高速空氣動力學。
10、 ②根據(jù)流動中是否必須考慮氣體介質(zhì)的粘性,空氣動力學又可分為理想空氣動力學(或理想氣體動力學)和粘性空氣動力學。
11、 除了上述分類以外,空氣動力學中還有一些邊緣性的分支學科。
12、當流動問題的特征尺度同氣體分子平均自由程接近時,或者說在流動氣體的密度低到流體力學中不再適用時,氣體介質(zhì)的不連續(xù)性便顯露出來,此時就必須用分子運動論觀點,研究氣體的流動規(guī)律和氣體與物體的相互作用,這個分支學科便是。
13、研究氣體在高溫下的物理化學現(xiàn)象以及伴隨的能量傳遞和轉(zhuǎn)換等過程的分支學科,則稱為高溫氣體動力學。
14、 研究內(nèi)容 空氣動力學的一些基本理論和內(nèi)容分別敘述如下:在低速空氣動力學和相應的不可壓縮流動中,介質(zhì)密度變化很小,可視為常數(shù),而基本理論是無粘二維和三維的位勢流基本解、翼型理論、舉力線理論、和低速邊界層理論等。
15、對于亞聲速流動,無粘位勢流動服從非線性橢圓型偏微分方程,研究這類流動的主要理論和近似方法有小擾動線化方法,普朗特-格勞厄脫法則、卡門-錢學森公式和; 在粘性流動方面有可壓縮邊界層理論(見)。
16、對于超聲速流動,無粘流動所服從的方程是非線性雙曲型偏微分方程。
17、在超聲速流動中,基本的研究內(nèi)容是、膨脹波、激波、、錐型流,等等。
18、主要的理論處理方法有超聲速小擾動理論、和高速邊界層理論等。
19、跨聲速無粘流動可分外流和內(nèi)流兩大部分,流動變化復雜,流動的控制方程為非線性混合型偏微分方程,從理論上求解困難較大。
20、對流動規(guī)律研究的一個重要方面是尋求方程的數(shù)值解。
21、在一定條件下可有跨聲速相似律(見)。
22、在高超聲速流動方面,研究流動速度遠遠大于聲速時的流動現(xiàn)象和規(guī)律,以及流動中出現(xiàn)的物理化學變化、燒蝕、傳熱傳質(zhì)和物體所受的作用力。
23、高超聲速流動的主要特點是高馬赫數(shù)和大能量。
24、這些特點使流動具有一般超聲速流動所沒有的流體動力特征和物理化學變化。
25、在高超聲速流動中和問題變得比較重要。
26、高超聲速流動分無粘流動和高超聲速粘性流兩大方面。
27、工業(yè)空氣動力學主要研究在中風同各種結(jié)構(gòu)物和人類活動間的相互作用,研究大氣邊界層內(nèi)風的特性、風對建筑物的作用、風引起的質(zhì)量遷移、風對運輸車輛的作用和,以及低層大氣的流動特性和各種顆粒物在大氣中的擴散規(guī)律,特別是擴散的規(guī)律,等等。
28、 研究方法 空氣動力學的研究,分理論和實驗兩個方面。
29、理論和實驗研究兩者彼此密切結(jié)合,相輔相成。
30、理論研究所依據(jù)的一般原理是,流動遵循基本物理定律:在運動學方面,遵循質(zhì)量守恒定律;在動力學方面,遵循牛頓第二定律;在能量轉(zhuǎn)換和傳遞方面,遵循能量守恒定律;在熱力學方面,遵循熱力學第一和第二定律;在介質(zhì)屬性方面,遵循相應的氣體狀態(tài)方程和粘性、導熱性的變化規(guī)律,等等。
31、實驗研究則是借助實驗設(shè)備或裝置觀察和記錄各種流動現(xiàn)象,測量氣流同物體的相互作用,發(fā)現(xiàn)新的物理特點并從中找出規(guī)律性的結(jié)果。
32、由于近代高速電子計算機的迅速發(fā)展,數(shù)值計算在研究復雜流動和受力計算方面起著重要作用,高速電子計算機在實驗研究中的作用也日益增大。
33、因此,理論研究、實驗研究、數(shù)值計算三方面的緊密結(jié)合是近代空氣動力學研究的主要特征。
34、 空氣動力學研究的過程一般是:通過實驗和觀察,對流動現(xiàn)象和機理進行分析,提出合理的力學模型,根據(jù)上述幾個方面的物理定律提出描述流動的基本方程和定解條件(對于太復雜的數(shù)學方程,則須根據(jù)觀察和實驗所得到的特性作進一步的補充和簡化,以便得到定性或定量的解析結(jié)果或數(shù)值計算結(jié)果);然后根據(jù)實驗結(jié)果,再進一步檢驗理論分析或數(shù)值結(jié)果的正確性和適用范圍,并提出進一步深入進行實驗或理論研究的問題。
35、如此不斷反復、更廣泛而深入地揭示空氣動力學問題的本質(zhì)。
本文分享完畢,希望對大家有所幫助。
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