7空气动力学基础-第7章高速可压流动.
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空气动力学基础知识什么是空气动力学空气动力学是力学的一个分支,研究飞行器或其他物体在同空气或其他气体作相对运动情况下的受力特性、气体的流动规律和伴随发生的物理化学变化。
以下是由店铺整理关于空气动力学基础知识的内容,希望大家喜欢!空气动力学的分类通常所说的空气动力学研究内容是飞机,导弹等飞行器在各种飞行条件下流场中气体的速度、温度、压力和密度等参量的变化规律,飞行器所受的升力和阻力等空气动力及其变化规律,气体介质或气体与飞行器之间所发生的物理化学变化以及传热传质规律等。
从这个意义上讲,空气动力学可有两种分类法:1)根据流体运动的速度范围或飞行器的飞行速度,空气动力学可分为低速空气动力学和高速空气动力学。
通常大致以400千米/小时(这一数值接近于地面1atm,288.15K下0.3Ma的值)这一速度作为划分的界线。
在低速空气动力学中,气体介质可视为不可压缩的,对应的流动称为不可压缩流动。
大于这个速度的流动,须考虑气体的压缩性影响和气体热力学特性的变化。
这种对应于高速空气动力学的流动称为可压缩流动。
2)根据流动中是否必须考虑气体介质的粘性,空气动力学又可分为理想空气动力学(或理想气体动力学)和粘性空气动力学。
除了上述分类以外,空气动力学中还有一些边缘性的分支学科。
例如稀薄气体动力学、高温气体动力学等。
空气动力学的研究内容在低速空气动力学中,介质密度变化很小,可视为常数,使用的基本理论是无粘二维和三维的位势流、翼型理论、升力线理论、升力面理论和低速边界层理论等;对于亚声速流动,无粘位势流动服从非线性椭圆型偏微分方程,研究这类流动的主要理论和近似方法有小扰动线化方法,普朗特-格劳厄脱法则、卡门-钱学森公式和速度图法,在粘性流动方面有可压缩边界层理论;对于超声速流动,无粘流动所服从的方程是非线性双曲型偏微分方程。
在超声速流动中,基本的研究内容是压缩波、膨胀波、激波、普朗特-迈耶尔流动(压缩波与膨胀波的基本关系模型及其函数模型)、锥型流,等等。
空气动力学基础知识目录一、空气动力学概述 (2)1. 空气动力学简介 (3)2. 发展历史及现状 (4)3. 应用领域与重要性 (5)二、空气动力学基本原理 (6)1. 空气的力学性质 (7)1.1 气体状态方程 (8)1.2 空气密度与温度压力关系 (8)1.3 空气粘性 (9)2. 牛顿运动定律在空气动力学中的应用 (10)2.1 力的作用与动量变化 (11)2.2 牛顿第二定律在空气动力学中的体现 (13)3. 空气动力学基本定理 (14)3.1 伯努利定理 (15)3.2 柯西牛顿定理 (16)3.3 连续介质假设与流动连续性定理 (17)三、空气动力学基础概念 (18)1. 流体力学基础概念 (19)1.1 流速与流向 (20)1.2 压力与压强 (21)1.3 流管与流量 (22)2. 空气动力学特有概念 (23)2.1 空气动力系数 (25)2.2 升力与阻力 (26)2.3 空气动力效应与稳定性问题 (27)四、空气动力学分类及研究内容 (28)1. 空气动力学分类概述 (30)2. 理论空气动力学研究内容 (31)一、空气动力学概述空气动力学是研究流体(特别是气体)与物体相互作用的力学分支,主要探讨流体流动过程中的能量转换、压力分布和流动特性。
空气动力学在许多领域都有广泛的应用,如航空航天、汽车、建筑、运动器材等。
空气动力学的研究对象主要是不可压缩流体,即流体的密度在运动过程中保持不变。
根据流体运动的特点和流场特性,空气动力学可分为理想流体(无粘、无旋、不可压缩)和实际流体(有粘性、有旋性、可压缩)两类。
在实际应用中,理想流体问题较为简单,但现实生活中的流体大多具有粘性和旋转性,因此实际流体问题更为复杂。
空气动力学的基本原理包括牛顿定律、质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律等。
这些原理构成了空气动力学分析的基础框架,通过建立数学模型和求解方程,可以预测和解释流体流动的现象和特性。
空气动力学及飞行原理课程空气动力学部分知识要点一、流体属性与静动力学基础1、流体与固体在力学特性上最本质的区别在于:二者承受剪应力和产生剪切变形能力上的不同。
2、静止流体在剪应力作用下(不论所加剪切应力T多么小,只要不等于零)将产生持续不断的变形运动(流动),换句话说,静止流体不能承受剪切应力,将这种特性称为流体的易流性。
3、流体受压时其体积发生改变的性质称为流体的压缩性,而抵抗压缩变形的能力和特性称为弹性。
4、当马赫数小于0.3 时,气体的压缩性影响可以忽略不计。
5、流层间阻碍流体相对错动(变形)趋势的能力称为流体的粘性,相对错动流层间的一对摩擦力即粘性剪切力。
6、流体的剪切变形是指流体质点之间出现相对运动(例如流体层间的相对运动)流体的粘性是指流体抵抗剪切变形或质点之间的相对运动的能力。
流体的粘性力是抵抗流体质点之间相对运动(例如流体层间的相对运动)的剪应力或摩擦力。
在静止状态下流体不能承受剪力;但是在运动状态下,流体可以承受剪力,剪切力大小与流体变形速度梯度有关,而且与流体种类有7、按照作用力的性质和作用方式,可分为彻体力和表面力(面力)两类。
例如重力,惯性力和磁流体具有的电磁力等都属于彻体力,彻体力也称为体积力或质量力。
8、表面力:相邻流体或物体作用于所研究流体团块外表面,大小与流体团块表面积成正比的接触力。
由于按面积分布,故用接触应力表示,并可将其分解为法向应力和切向应力:9、理想和静止流体中的法向应力称为压强,其指向沿着表面的内法线方向,压强的量纲是[力]/[长度]210、标准大气规定在海平面上,大气温度为15 C 或T o =288.15K,压强p o = 760毫米汞柱二101325牛/米2,密度p二1.225 千克/米311 、从基准面到11 km 的高空称为对流层,在对流层内大气密度和温度随高度有明显变化,温度随高度增加而下降,高度每增加1km,温度下降6.5 K。
从11 km到21km的高空大气温度基本不变,称为同温层或平流层,在同温层内温度保持为216.5 K。
空气动力学及飞行原理课程空气动力学部分知识要点一、流体属性与静动力学基础1、流体与固体在力学特性上最本质的区别在于:二者承受剪应力和产生剪切变形能力上的不同。
2、静止流体在剪应力作用下(不论所加剪切应力τ多么小,只要不等于零)将产生持续不断的变形运动(流动),换句话说,静止流体不能承受剪切应力,将这种特性称为流体的易流性。
3、流体受压时其体积发生改变的性质称为流体的压缩性,而抵抗压缩变形的能力和特性称为弹性。
4、当马赫数小于0.3时,气体的压缩性影响可以忽略不计。
5、流层间阻碍流体相对错动(变形)趋势的能力称为流体的粘性,相对错动流层间的一对摩擦力即粘性剪切力。
6、流体的剪切变形是指流体质点之间出现相对运动(例如流体层间的相对运动)流体的粘性是指流体抵抗剪切变形或质点之间的相对运动的能力。
流体的粘性力是抵抗流体质点之间相对运动(例如流体层间的相对运动)的剪应力或摩擦力。
在静止状态下流体不能承受剪力;但是在运动状态下,流体可以承受剪力,剪切力大小与流体变形速度梯度有关,而且与流体种类有关7、按照作用力的性质和作用方式,可分为彻体力和表面力(面力)两类。
例如重力,惯性力和磁流体具有的电磁力等都属于彻体力,彻体力也称为体积力或质量力。
8、表面力:相邻流体或物体作用于所研究流体团块外表面,大小与流体团块表面积成正比的接触力。
由于按面积分布,故用接触应力表示,并可将其分解为法向应力和切向应力:9、理想和静止流体中的法向应力称为压强,其指向沿着表面的内法线方向,压强的量纲是[力]/[长度]210、标准大气规定在海平面上,大气温度为15℃或T0=288.15K ,压强p0 = 760 毫米汞柱= 101325牛/米2,密度ρ0 =1.225千克/米311、从基准面到11 km 的高空称为对流层,在对流层内大气密度和温度随高度有明显变化,温度随高度增加而下降,高度每增加1km,温度下降6.5 K。
从11 km 到21km 的高空大气温度基本不变,称为同温层或平流层,在同温层内温度保持为216.5 K。
空气动力学基础前六章总结第一章空气动力学一些引述1、空气动力学涉及到的物理量的定义及相应的单位①压强:是作用在单位面积上的正压力,该力是由于气体分子在单位时间内对面发生冲击(或穿过该面)而发生的动量变化,具有点属性。
p = lim i dF ,dAr 0IdA丿单位:Pa, kPa, MPa 一个标准大气压:101kPa②密度:定义为单位体积内的质量,具有点属性。
— lim dm,dv > 0dv单位:kg/tf 空气密度:1.225Kg/卅③温度:反应平均分子动能,在高速空气动力学中有重要作用。
单位:C④流速:当一个非常小的流体微元通过空间某任意一点的速度。
单位:m/s⑤剪切应力:.二卩:黏性系数dy⑥动压:4比="2空;2、空气动力及力矩的定义、来源及计算方法空气动力及力矩的来源只有两个:①物体表面的压力分布②物体表面的剪应力分布。
气动力的描述有两种坐标系:风轴系(L,D )和体轴系(A,N)。
力矩与所选的点有关系,抬头为正,低头为负。
L = N cos : - Asin :,D = Ns i n A c o s3、气动力系数的定义及其作用气动力系数是比空气动力及力矩更基本且反映本质的无量纲系数,在三维中I的力系数与二维中有差别,^口:升力系数C L=丄(3D),q =丄(2D)q(S q^cc_L Q _D Q _N Q _A CC L, C D , C N, C A, C MqSq ::Sq :Sq ::S二维:S=C (1)=C4、 压力中心的定义压力中心,作用翼剖面上的空气动力,可简化为作用于弦上某参考点的升力 L,阻力D 或法向力N ,轴向力A 及绕该点的力矩M 。
如果绕参考点的力矩为零, 则该点称为压力中心,显然压力中心就是总空气动力的作用点,气动力矩为005、 什么是量纲分析,为什么要进行量纲分析,其理论依据,具体方法在等式中,等号左边和等号右边各项的的量纲应相同, 某些物理变量可以用 一些基本量(质量,长度,时间等)来表达,据此有了量纲分析法,量纲分析可 以减少方程独立变量个数,其理论依据是白金汉n 定理。