12第十二章 翼型与叶栅理论
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流体动力学及叶栅理论课程小结《流体动力学及叶栅理论》下篇课程主要包括流体动力学和叶栅理论两部分。
其中流体动力学的主要内容是:流体力学性质及概念、流体运动的基本方程、平面有势流动、势流叠加、旋涡理论等。
叶栅理论主要内容是:机翼及翼型特性、茹科夫斯基翼型、薄翼绕流及有限机翼理论、叶栅及叶栅特性方程、平面叶栅绕流求解方法等。
一、流体动力学流体力学是研究流体平衡和运动的规律以及它与固体间的相互作用的科学。
流体力学性质及概念:包括流体的流动性和粘滞性(相互运动时的内摩擦力产生的)、迹线(流体为团运动的轨迹线)、流线(指某时刻t时,连接流场中各点流体微团运动方向的光滑曲线)、微团分析(流体微团具有平移、旋转及变形的特征)等。
流体运动的基本方程:包括连续性方程、动量方程与动量矩方程、纳维-斯托克斯方程、欧拉方程(粘度为零的方程)、能量方程等。
平面有势流动:包括均匀流(流动过程中运动要素不随坐标位置(流程)而变化)、平面源、汇(与平面源的流向相反)、点涡(环流)、偶极子等基本概念,速度势函数和流函数,简单平面势流、偶极流、有环量绕流和无环量绕流(两者相差一个点窝)等。
势流叠加:包括源流和均匀流叠加、等强度源和汇流与直线流叠加、偶极流、圆柱绕流、汇流和环流的叠加、以及其他由两种或两种或以上的基本势流叠加等。
旋涡理论:包括涡线、涡管、涡束、涡通量(旋涡强度)等基本概念,开尔文-汤姆逊定理、斯托克斯定理(当封闭周线内有涡束时,则沿封闭轴线的速度环量等于该封闭周线内所有涡束的涡通量之和),亥姆兹定理(包括第一定律、第二定律和第三定律),二元旋涡内外压力分布等。
二、叶栅理论1、机翼及翼型机翼的外形以椭圆形状最为有利,但由于制造上的困难难,实际多采用与椭圆相近的形状。
翼型指的是顺着来流方向切下来的剖面。
翼型通常都具有流线型外形,头部圆滑,尾巴尖瘦,背(上弧)稍拱曲,腹(下弧)的形状则有凹的、凸的、半凹半凸的及平的。
机翼几何参数:机翼翼展b、机翼面积A、平均翼弦lm(A/b)、展翼比 (b/lm)、翼弦l、翼型厚度d(最大的叫翼型最大厚度dmax)、翼型弯度f、前、后缘圆角半径。
流体动力学及叶栅理论(下篇)一、课程内容小结1.机翼及翼型特性机翼的几何特性:翼型几何参数(翼弦、翼型厚度、翼型弯度、前、后缘圆角半径和后缘角),机翼几何参数(机翼翼展、机翼面积、平均翼弦、展弦比)。
机翼的气动力特性:机翼与绕流流体相互作用的力学特性,叫做机翼的气动力特性。
机翼绕流:正问题和反问题。
机翼分类:无限翼展机翼和有限翼展机翼。
翼型绕流的实验结果:介绍翼型气动方性能,随冲角及翼型几何形状变化的实验结果。
冲角对翼型气动力性能的影响翼型的升力和助力:升、阻力系数曲线,升、阻力极曲线。
压力沿翼型表面的分布:工程上不仅很重视翼型上的总作用力,而且对压力沿翼型表面如何分布也很关心,特别是在水利机械中,压力沿叶片的分布情况,关系到叶轮汽蚀性能的好坏。
翼型几何形状对动力性能的影响:弯度的影响,厚度的影响,前缘抬高度的影响,表面粗糙度的影响,雷诺数的影响。
常见翼型:NACA四位数字翼型,NACA五位数字翼族,以及其他翼型。
2.茹可夫斯基翼型对于翼型绕流的理论分析,分别介绍翼型绕流的保角变换与点奇点分布两种解法。
茹可夫斯基变换变换图解。
变换图形:圆心在原点的圆,圆心在坐标轴上的圆,圆心在第二象限的圆。
圆柱绕流。
圆柱绕流的来流速度。
圆柱绕流的来流环量。
绕流翼型流动的复势绕翼型流动的速度场。
翼型气动力特性。
翼型上的作用力:在理想流体的条件下,翼型将不受阻力,翼型上只作用者升力。
升力的大小,可以类似于圆柱绕流那样求出,结果也和圆柱绕流时一样。
升力系数。
3.薄翼绕流及有限翼展机翼理论当流体绕流翼型时,由于翼型的存在产生对来流的扰动,改变了来流的性态。
它一方面使流动顺翼型表面偏折,并形成一条流线;另一方面使流速值在翼型两侧产生跃变,出现了速度差和压力差,并进而产生了升力。
由于翼型对来流的扰动的作用,可以用沿翼型适当分布的涡、源(奇点)来代替,把这种计算绕翼型流场的方法,称为奇点分布法。
薄翼绕流。
薄翼绕流的特点:翼型厚度很薄,翼型中弧线微弯,在小冲角之下被绕流。
机翼和叶栅工作原理机翼和叶栅是飞行器中最重要的部件之一,它们的工作原理直接影响着飞机的稳定性和飞行性能。
机翼和叶栅的设计和构造非常复杂,需要考虑多种因素,如气动力学、材料力学、热力学等,同时也需要使用高科技的材料和先进的制造工艺。
本文将详细介绍机翼和叶栅的工作原理。
一、机翼的工作原理机翼是飞机最重要的部件之一,它的主要作用是提供升力和推力,让飞机能够飞行。
机翼的基本结构包括大翼板、前缘板、后缘板和翼肋等。
在飞行时,机翼的上表面比下表面更加弯曲,使得上表面的气流速度要比下表面的气流速度更快,从而形成了压力差,产生了升力。
机翼的前缘板和后缘板也起到了非常重要的作用,它们能够使气流保持在合适的角度,避免气流的分离和逆流,从而增加了升力的产生。
机翼的工作原理也与伯努利原理密切相关。
伯努利原理是流体力学中的一个重要原理,它描述了流体在速度和压力之间的关系。
在机翼的上表面,气流的速度更快,压力更小,而在机翼的下表面,气流的速度较慢,压力较大。
这种速度和压力的差异使得机翼产生了升力。
机翼的设计也是非常关键的。
对于不同的飞行器和飞行条件,机翼的设计也需要有所不同。
机翼的形状、厚度、长度、后缘角度等都需要考虑到不同的因素,如飞行速度、气流参数、飞机质量等。
现代飞机的机翼也使用了尖锐的前缘、切削的后缘和复杂的结构,以提高机翼的流线型和气动效率。
二、叶栅的工作原理叶栅是飞机发动机的关键部件之一,它起到了限制和调节气流的作用。
叶栅的主要结构由多个叶片组成,叶栅内有高温高压的气流通过,叶片的开启和关闭可以调节气流的流量和速度。
叶栅的作用除了控制气流外,还可以起到控制噪音和降低引擎的燃油消耗等作用。
叶栅的工作原理也与伯努利原理有关。
在叶栅内,气流的速度和压力也存在着差异。
当叶栅的叶片打开时,气流能够顺畅地通过,气体速度增加,压力下降。
当叶栅的叶片关闭时,气流被限制,气体的速度减小,压力升高。
通过控制叶栅的叶片开合,能够达到有效地控制气流的目的。
课程教学方法探究之《叶栅理论》作者:文海罡符杰来源:《课程教育研究》2017年第13期【摘要】《叶栅理论》是能源与动力工程专业高年级本科学生的一门专业必修课程,应用现代教育技术与传统教学方法相结合的模式以及实践教学和科学研究对教学的指导作用,对该课程的教学方法进行探究,寻求适合该课程的教学方法。
【关键词】高等教育叶栅理论教学方法【中图分类号】G64 【文献标识码】A 【文章编号】2095-3089(2017)13-0027-01引言《叶栅理论》是能源与动力工程专业高年级本科学生的一门专业必修课程。
其主要内容涉及:平面翼型绕流、儒可夫斯基翼型、叶栅基本概念、直列叶栅绕流的保角变换法解法、机翼的工程应用、串列叶栅等。
通过对该门课程的学习,学生应掌握利用流体力学的原理和方法来建立作用于机翼和叶栅上的力的计算方法,能准确计算流体作用于机翼和叶栅上的力。
为各类流体机械(特别是轴流式水力机械)的核心部件的流动理论研究和设计奠定深层次的基础。
使学生通过本课程的学习,能够解决一些简单的实际工程绕流问题。
1.教学现状传统的教学模式教学组织形式主要采取班级授课制,实践环节较少,很多基础差的学生具备较强的动手能力,但是他们的特长却得不到施展,实训设备投入不到位、实训场地无法适应现实的教学要求、实训实验器件缺乏、学生无法切身感受和理解所用的设备、器件等,无法对所学的专业知识进行深刻的理解。
而《叶栅理论》这门课程涉及到了诸如《复变函数》、《流体力学》等专业核心课程。
因此,就要求学生具较为扎实的理论基础和实践训练,正确处理综合素质的增强与专业能力培养的关系就变得尤为重要。
2.现代教育与传统课程教学相结合现代教育理论和现代信息技术在教育中的应用越来越普及,成为教师改革教学方法、改进教学手段、提高教学质量的重要途径,也给教学改革带来了前所未有的机遇和挑战。
如何有机地把现代教育技术与传统教学结合起来,取长补短、相辅相成,是我们面临的问题。