《低速空气动力学》PPT课件

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低速空气动力学理论与计算：第三章

流线的定义：

这条曲线上的任何一点曲线的切线都和该点微团的速度方向一致，就是流线
在欧拉描述中，场每一点都有速度（大小和方向），那么在某一个瞬间看流场，从某点出发，顺着这一点的速度指向微小距离的邻点，再按邻点同一时刻的速度指向再画一个微小距离，一直画下去就得到一条曲线。

流线满足的方程
流线上各点的切线与该点流向一致，则流线上的切线的三个余弦dx/ds， dy/ds，dz/ds必和流速的三个分量与合速度所夹的三个角度的余弦相同
45
两倍角速度乘以所围面积
环量与涡

对于有限大面积S，沿围线L 做速度线积分

所得结果适合于任何形状的围线，右图割线也不必正交
S单连通即可，双连通再分割即可
46
环量与涡

流场中任何一点的角速度的二倍称为流体的涡度。这是一个运动学概念。

结论：沿围线计算环量，如果内部有涡，环量有值；如果内部无涡环量为零。
43
环量与涡

对于无旋流，存在速度位势，上述速度分量可以用位势的分量表示
此时环量值与路径无关，只与AB的位置有关，大小为位势函数之差
如果沿封闭曲线积分，那么
44
环量与涡

对于有旋流，由A至B的线积分，环量值与A到B的曲线形状有关系，其值不是0。是什么？如右图流体微团，做ABCD速度线积分
机翼导致的流场：空间和时间的函数

5
流场的基本描述方法

欧拉方法的加速度表达式

一维流动中已经介绍过加速度的两个组成部分：

当地加速度：P(x,y,z)在t时刻流体微团的速度是时间的函数迁移加速度：迁移导致的速度改变

低速空气动力学

●翼型在零升迎角下的压强分布
后半部分合力压强低于环境气压压强高于环境气压
气动中心
压强低于环境气压
前半部分合力
第二章第 12 页
II. 升力系数曲线斜率
CL CL ( 0 )
CL

第二章第 13 页
III. 临界迎角和最大升力系数
CL max
lj
第二章第 14 页
较大迎角
大迎角
第二章第 6 页
●翼型在不同迎角下的压强分布
第二章第 7 页
●翼型在不同迎角下的压强分布
第二章第 8 页
●压力中心（CP）位置随迎角改变的变化
第二章第 9 页
●压力中心（CP）位置随迎角改变的变化
第二章第 10 页
② 升力特性参数
I. 零升迎角 0
0
第二章第 11 页
●相对厚度对升力特性的影响
相对厚度增加，最大升力系数增加，临界迎角减小。
相型前缘半径对升力特性的影响
前缘半径增加，临界迎角增加。
半径小半径大
第二章第 16 页
●展弦比对升力特性的影响
展弦比越高，最大升力系数越大，临界迎角越小。
展弦比高
展弦比低
第二章第 17 页
第二章第 23 页
2.4.3 升阻比特性
① 升阻比
升阻比是相同迎角下，升力系数与阻力系数之比，用K 表示。升阻比的大小主要随迎角变化而变化。升阻比越大，飞机的空气动力性能越好。
L CL K D CD
第二章第 24 页
② 升阻比曲线
K MAX
L CL K D CD
临界迎角
最小阻力迎角
第二章第 37 页

《低速空气动力学》课件

飞行器的运动状态和运动方程，飞行器的气动力学模型，飞行器的动力学特性分析。
4 第四章：低速气动力 5 第五章：低速飞行器 6 第六章：应用实例与
学特性
的气动设计
研究展望
低速气动力学流动的特性，粘性效应和不可压缩性的影响，气动力学的基本定律和特性。
低速飞行器气动外型设计，气动力学计算方法，气动力学试验和验证方法。
《低速空气动力学》PPT 课件
一个引人入胜且易于理解的PPT课件，介绍了低速空气动力学的基本概念和原理。
低速空气动力学课绍，学习目标和目的。
2 第二章：气动力学基 3 第三章：飞行器的运
础知识
动学和动力学
气体的物理特性，流动的基本规律，流体力学的基本方程，低速近似和网格生成等基础知识。
低速飞行器的应用案例，未来低速飞行器的研究展望。
7 结束语
总结本章内容，激发学习兴趣。

模块2 飞机的低速空气动力《飞行原理》教学课件

升力与来流动压成正比。
2.3 飞行阻力
2.3.1 低速附面层
1 . 附面层的形成附面层：就是指在紧贴物体表面，气流速度从物面速度为零处逐渐增大到 99%主
流速度的很薄的空气流动层。沿物面法向的速度分布称为附面层的速度型。
平板表面的附面层
2.3.1 低速附面层
2. 附面层的特点（1）附面层内沿物面法线方向压强不变且等于法
《飞行原理》
✩精品课件合集
第 2章
飞机的低速空气动力
目录
CONTENTS
01 2.1空气流动的描述 02 2.2升力 03 2.3飞行阻力 04 2.4飞机的低速空气动力性能 05 2.5增升装置的增升原理
2.1 空气流动的描述
2.1.1 流体模型化
1.理想流体忽略流体黏性作用的流体，称为理想流体。空气流过飞机时，一般只在贴近飞机
附面层的厚度
2.3.1 低速附面层
3. 层流附面层和紊流附面层所谓层流，就是气体微团沿物面法向分层流动，互不混淆。所谓紊流，就是气体微团除了沿物面流动外，还有明显地沿物面法向上下乱动的现象，
使各层之间有强烈的混合，形成紊乱的流动。气流沿物面流动时，在物面的前段一般是层流，后段是紊流，层流与紊流之间的过渡区，
附面层的速度梯度
2.3.2 阻力的产生
1. 摩擦阻力由附面层理论可知，空气流过机翼时，紧贴机翼表面的一层空气，其速度恒等
表面的地方（附面层）考虑空气黏性的影响，其他地方则按理想流体处理。 2.不可压流体
忽略流体密度的变化，认为其密度为常量的流体，称为不可压流体。空气流过飞机时，密度要发生变化，其变化量的大小取决于 M 的大小。 3.绝热流体
不考虑热传导性的流体，称为绝热流体。

飞行原理课件：02.4_低速空气动力特性

第二章第 39 页
地效飞机是介于船和普通飞机之间的新型水上快速交通工具。地效飞机在民用方面使用前景也十分广阔，如可用于海上和内河快速运输，海情侦察，水上救生等。
第二章第 40 页
第二章第 41 页
我国科学家也早已关注到地效飞行器的研制，发起人便是原国家科委常务副主任、航天专家李绪鄂。1995年，他领导的中国科技开发院联合湖北水上飞机研究所、北京空气动力学研究所成立了中国地效飞行器开发中心，经过4 年的努力，第一架中国的地效飞行器诞生了。
展弦比低
第二章第 18 页
平直机翼的最大升力系数更大，升力系数曲线斜率越大，临界迎角越小。
平直机翼后掠翼
第二章第 19 页
翼型前缘越光滑，最大升力系数越高，临界迎角越大。
光滑粗糙
第二章第 20 页
① 阻力系数的变化规律
CD min
第二章第 21 页
lj
➢ ➢ ➢
第二章第 22 页
飞机脱离地面效应区
第二章第 37 页
飞机处于地面效应区
●
①上下翼面压差增加，从而使升力系数增加。 ②地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减小。 ③下洗角减小，使平尾迎角减小，出现附加下俯力矩（低头
力矩）。
第二章第 38 页
●
飞机距地面高度在一个翼展以内，地面效应对飞机有影响，距地面越近地面效应越强。
C
L
第二章第 14 页
CL max
第二章第 15 页
lj
相对厚度增加，最大升力系数增加，临界迎角减小。
相对厚度增加
第二章第 16 页
*相对厚度较小时，升力线斜率与翼型无关
前缘半径增加，临界迎角增加。

《空气动力学》课件

未来挑战与机遇
环境保护需求
新能源利用
随着环境保护意识的提高，对空气污染和气候变化的研究需求增加，这为空气动力学带来了新的挑战和机遇。
新能源的利用涉及到流动、传热和燃烧等多个方面，需要空气动力学与其他学科合作，共同解决相关问题。
航空航天发展
航空航天领域的发展对空气动力学提出了更高的要求，需要不断改进和完善现有技术，以满足更高性能和安全性的需求。
04
翼型与机翼空气动力学
翼型空气动力学
翼型概述
翼型分类
翼型是机翼的基本截面形状，具有特定的弯度和厚度。
根据弯度和厚度的不同，翼型可分为超临界、亚音速和超音速翼型等。
翼型设计
翼型与升力
翼型设计需考虑气动性能、结构强度和稳定性等多个因素。
翼型通过产生升力使飞机得以升空。
机翼空气动力学
01
机翼结构
课程目标
掌握空气动力学的基本概念和原理。
提高分析和解决实际问题的能力。
了解空气动力学在各领域的应用和发展趋势。
培养学生对空气动力学的兴趣和热爱。
02
空气动力学基础
流体特性
01
02
03
04
连续性
流体被视为连续介质，由无数微小粒子组成，彼此之间存在
相对运动。
可压缩性
流体的密度会随着压力和温度的变化而变化。
《空气动力学》PPT课件
目录
• 引言 • 空气动力学基础 • 流体动力学 • 翼型与机翼空气动力学 • 空气动力学应用 • 未来发展与挑战
01
引言
主题介绍
空气动力学：一门研究空气运动规律和空气与物体相互作用的科学。
课件内容涵盖了基础理论、应用实例和实验演示等方面。

空气动力学基础 ppt课件

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
●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。
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
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。

飞机原理与构造第三讲低速空气动力学基础

B点，称为最低压力点，是机翼上表面负压最大的点。
2021/2/19
飞机原理与构造第三讲低速空气动力学
1基9础
翼型的升力和阻力
翼型在不同迎角下的压强分布
2021/2/19
飞机原理与构造第三讲低速空气动力学
2基0础
翼型的升力和阻力
翼型在不同迎角下的压强分布
2021/2/19
飞机原理与构造第三讲低速空气动力学
S2
V2
2021/2/19
飞机原理与构造第三讲低速空气动力学
5基础
翼型的升力和阻力
飞机的升力
迎角: 定义为气流速度矢量与翼弦之间的夹角，当气
流吹向下翼面时为正，如图所示。
L
R
V
D
2021/2/19
飞机原理与构造第三讲低速空气动力学
6基础
翼型的升力和阻力
飞机的升力
迎角: 定义为气流速度
矢量与翼弦之间的夹角，当气流吹向下翼面时为正，如图所示。
Cy
Cy=0 的迎角(用α0表示)一
Cymax
般为负值(0º~4º)；
Cy-α 曲线在一个较大的范围内是直线段；
Cy有一个最大值Cy max，而
V
在接近最大值Cy max前曲线上升的趋/19
飞机原理与构造第三讲低速空气动力学
1基7础
V
cr
cr
cr
V
翼型的升力和阻力
正的迎角
2021/2/19
飞机原理与构造第三讲低速空气动力学
8基础
迎角
翼型的升力和阻力失速
通常，机翼的升力与迎角成正比。迎角增加，升力随之增大(图1、2)。当迎角增大到某一值时，则相反，迎角增加升力反而急剧下降。这个迎角称为临界迎角。

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.
第二章第 29 页
●极曲线的深入理解
从坐标原点向曲线引切线，切点对应最小阻力迎角和最大升阻比。
第二章第 30 页
0
CD0
●极曲线的深入理解
从原点所引直线与极曲线交于两点，则两点的升阻比相同，较高者的迎角较大，较高者的平飞速度较小。
第二章第 31 页
② 不同滑流状态的极曲线
●螺旋桨滑流
●后掠翼对升力特性的影响
平直机翼的最大升力系数更大，升力系数曲线斜率越大，临界迎角越小。
平直机翼
后掠翼
第二章第 19 页
●翼型前缘粗糙度对升力特性的影响
翼型前缘越光滑，最大升力系数越高，临界迎角越大。
光滑粗糙
第二章第 20 页
2.4.2 阻力特性
① 阻力系数的变化规律
C D m in
lj
② 阻力特性参数
I. 最小阻力系数 C D m in 和零升阻力系数 C D 0
飞机的最小阻力系数非常接近零升阻力系数，一般认为二者为同一个值。
第二章第 23 页
C D m in
II. 中小迎角时的阻力公式
在中小迎角时，阻力公式可以表示为：
CDCD0ACL2
A是诱导阻力因子，大小与机翼形状有关。
第二章第 21 页
●阻力系数随迎角的变化规律
➢ 在中小迎角范围，阻力系数随迎角增大而缓慢增大，飞机阻力主要为摩擦阻力。
➢ 在迎角较大时，阻力系数随迎角增大而较快增大，飞机阻力主要为压差阻力和诱导阻力。
➢ 在接近或超过临近迎角时，阻力系数随迎角的增大而急剧增大，飞机阻力主要为压差阻力。
第二章第 22 页
●相对厚度对升力特性的影响
相对厚度增加，最大升力系数增加，临界迎角减小。
相对厚度增加
第二章第 16 页
●翼型前缘半径对升力特性的影响
前缘半径增加，临界迎角增加。
半径小
半径大
第二章第 17 页
●展弦比对升力特性的影响
展弦比越高，最大升力系数越大，临界迎角越小。
展弦比高
展弦比低
第二章第 18 页
主要空气动力性能参数包括： ① 最大升力系数 ② 最小阻力系数 ③ 最大升阻比
第二章第 4 页
2.4.1 升力特性
① 升力系数的变化规律
第二章第 5 页
●升力系数随迎角的变化规律 ➢当α<α临界，升力系数随迎角增大而增大。 ➢当α=α临界，升力系数为最大。 ➢当α>α临界，升力系数随迎角的增大而减小，进入失速区。
第二章第 32 页
② 不同滑流状态的极曲线
滑流使得升力系数和最大升力系数增大，最大升阻比增大，极曲线向右上偏移。
第二章第 33 页
③ 不同展弦比机翼的极曲线
展弦比越大，低速空气动力性能越好。
第二章第 34 页
●飞机的低速空气动力性能曲线总结
第二章第 35 页
2.4.5 地面效应
飞机在起飞和着陆贴近地面时，由于流过飞机的气流受地面的影响，使飞机的空气动力和力矩发生变化。这种效应称为地面效应。
性质角是总空气动力与升力之间的夹角。
ctg L CL
D CD
性质角越小，总空气动力向后倾斜越少，升阻比越大。
第二章第 28 页
2.4.4 飞机的极曲线
① 极曲线
极曲线将飞机的升力系数、阻力系数、升阻比随迎角变化的关系综合起来用一条曲线表示出来，以便于综合衡量飞机的空气动力性能。
第二章第 6 页
●烟风洞翼型绕流实验小迎角
较大迎角
第二章第 7 页
大迎角
●翼型在不同迎角下的压强分布
第二章第 8 页
●翼型在不同迎角下的压强分布
第二章第 9 页
●压力中心（CP）位置随迎角改变的变化
第二章第 10 页
●压力中心（CP）位置随迎角改变的变化
第二章第 11 页
② 升力特性参数
最小阻力迎角
迎角
●升阻比随迎角的变化规律
➢ 从零升迎角到最小阻力迎角，升力增加较快，阻力增加缓慢，因此升阻比增大。在最小阻力迎角处，升阻比最大。
➢ 从最小阻力迎角到临界迎角，升力增加缓慢，阻力增加较快，因此升阻比减小。
➢ 超过临近迎角，压差阻力急剧增大，升阻比急剧减小。
第二章第 27 页
③ 性质角
I. 零升迎角 0
0
第二章第 12 页
●翼型在零升迎角下的压强分布
后半部分合力
压强低于环境气压
压强高于环境气压
第二章第 13 页
前半部分合力
气动中心
压强低于环境气压
II. 升力系数曲线斜率
CLCL (0)
C
L
第二章第 14 页
III.临界迎角和最大升二章
飞机的低速空气动力
精选课件ppt
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
第二章第 2 页
2.4 飞机的低速空气动力性能
精选课件ppt
飞机的主要空气动力性能包括： ① 升力特性 ② 阻力特性 ③ 升阻比特性
“小鹰”地效飞机速度可达556千米/小时
第二章第 40 页
●Beriev Bartini VVA 14地效飞行器
第二章第 41 页
●地效飞机（我国的发展情况）
我国科学家也早已关注到地效飞行器的研制，发起人便是原国家科委常务副主任、航天专家李绪鄂。1995年，他领导的中国科技开发院联合湖北水上飞机研究所、北京空气动力学研究所成立了中国地效飞行器开发中心，经过4年的努力，第一架中国的地效飞行器诞生了。
第二章第 38 页
●地面效应的产生范围
飞机距地面高度在一个翼展以内，地面效应对飞机有影响，距地面越近地面效应越强。
第二章第 39 页
●地效飞机
地效飞机是介于船和普通飞机之间的新型水上快速交通工具。地效飞机在民用方面使用前景也十分广阔，如可用于海上和内河快速运输，海情侦察，水上救生等。
第二章第 36 页
●地面效应的产生原因
①上下翼面压差增加 ②地面阻碍使下洗流减小 ③下洗角减小，使平尾迎角减小
飞机脱离地面效应区
第二章第 37 页
飞机处于地面效应区
●地面效应的效果
①上下翼面压差增加，从而使升力系数增加。 ②地面阻碍使下洗流减小，使诱导阻力减小，阻力系数减小。 ③下洗角减小，使平尾迎角减小，出现附加下俯力矩（低头力矩）。
第二章第 24 页
2.4.3 升阻比特性
① 升阻比
升阻比是相同迎角下，升力系数与阻力系数之比，用K 表示。
升阻比的大小主要随迎角变化而变化。升阻比越大，飞机的空气动力性能越好。
L CL K D CD
第二章第 25 页
② 升阻比曲线
KMAX
L CL K D CD
临界迎角
第二章第 26 页