超声速线化理论
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第一章 飞行器基本知识1.1飞行器几何参数飞行器通常由机翼、机身、尾翼以及动力装置等部件组成。
对于气动正问题及气动分析而言,已知飞行器几何外形,求其气动参数。
要解决这一问题首先要计算出飞行器各部件及组合体的几何参数。
当机翼和机身组合成一体时,机翼中间一部分面积为机身所遮蔽。
它外露在气流中的部分两边合起来,所构成的机翼为外露翼,由下标“wl ”表示 在组合体中把外露翼根部的前后缘向机身内延长并交于机身纵对称面,这样的机翼成为毛机翼。
第二章 机翼的气动特性分析2.1机翼几何参数2.1.1 翼型的几何参数翼型的前缘点与后缘点的连线称为弦线。
他们之间的距离称为弦长,用符号b 表示,是翼型的特征长度。
可以想象翼型是由厚度分布)(x y c 和中弧线分布)(x y f 叠加而成的,对于中等厚度和弯度的翼型,上下翼面方程可以写成 )()()(,x y x y x y c f L U += (2—1) 式中的正号用于翼型上表面,负号用于下表面。
b x x /=,b y y /=分别为纵、横向无量纲坐标。
相对厚度和相对弯度b c c /=,b f f /=。
最大厚度位置和最大弯度位置分别用c x 和f x 或用无量纲量b x c /和b x f /表示。
翼型前缘的内切圆半径叫做前缘半径,用L r 表示,后缘角τ是翼型上表面和下表面在后缘处的夹角。
2.1.2 机翼的几何参数1.机翼平面形状:根梢比、展弦比和后掠角机翼面积S 是指机翼在xOz 平面上的投影面积,即22()l l S b z dz-=ò(2—2)式中,b (z )为当地弦长。
几何平均弦长pj b 和平均气动弦长A b 分别定义为/pj b S l = (2—3)2202()l A b b z dz S =ò (2—4)显然,pj b 是面积和展长都与原机翼相等的当量矩形翼的弦长;而A b 是半翼面心所在的展向位置的弦长,通常取A b 作为纵向力矩的参考长度。
20世纪理论和应用力学十大进展《力学进展》在我们迈步走向新世纪的时候,正值《力学进展》创刊30周年。
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2001年7月3日编辑部进行了计票,得到‚20世纪理论和应用力学十大进展‛选出结果如下(其中‚稳定性、分岔和混沌理论‛一条原来是以‚混沌理论‛和‚稳定性与分岔‛两条分别投票的,得票分别为337票和210票,考虑一些投票人的建议,现合并为1条,得票按337票计):序号名称得票数1 有限元方法 3842 断裂力学 3433 生物力学的创立 3374 稳定性、分岔和混沌理论 3375 边界层理论 3236 塑性力学和位错理论 3127 湍流统计理论 2598 奇异摄动理论 2229 力学的公理化体系 19910 克服声障、热障的力学理论 196参加条目撰写的同志有:戴世强、邓学蓥、段祝平、黄永念、黄筑平、李家春、连淇祥、陆启韶、沈青、谈庆明、陶祖莱、王克仁、王文标、王自强、解伯民、姚振汉、殷有泉、余寿文、张兆顺、周显初、朱如曾、朱照宣,在此深表谢意。
1 有限元方法有限元法是20世纪60年代逐渐发展起来的对连续体力学和物理问题的一种新的数值求解方法,其做法是,对所要求解的力学或物理问题,通过有限元素的划分将连续体的无限自由度离散为有限自由度,从而基于变分原理或用其它方法将其归结为代数方程组求解。
有限元法不仅具有理论完整可靠,形式单纯、规范,精度和收敛性得到保证等优点,而且可根据问题的性质构造适用的单元,从而具有比其它数值解法更广的适用范围。
随着计算机技术的发展,它已成为涉及力学的科学研究和工程技术所不可或缺的工具。
超声速进气道的分类方法,优缺点及应用范围进气道的功用是把一定的高速气流均匀地引入发动机,并满足发动机在不同条件下所需求的空气流量,同时气流在其中减速增压。
对进气道的主要要求是:总压恢复系数尽可能的高,阻力小,结构简单且重量轻。
当气流以超声速流入进气道时,超声速气流受到压缩时必然要产生激波,而激波会引起较大的总压损失,使气流的做功能力下降。
因此,在设计进气道时,如何组织进气道进口前的激波系,降低进气道的总压损失是非常重要的。
超声速气流流经锥体时便产生锥形激波,流经楔形体时便产生平面斜激波。
空气喷气发动机所需空气的进口和通道。
进气道不仅供给发动机一定流量的空气,而且进气流场要保证压气机和燃烧室正常工作。
涡轮喷气发动机压气机进口流速的马赫数约为0.4,对流场的不均匀性有严格限制。
在飞行中,进气道要实现高速气流的减速增压,将气流的动能转变为压力能。
随着飞行速度的增加,进气道的增压作用越来越大,在超音速飞行时的增压作用可大大超过压气机,所以超音速飞机进气道对提高飞行性能有重要的作用。
超音速进气道通过多个较弱的斜激波实现超音速气流的减速。
超音速进气道分为外压式、内压式和混合式三类。
①外压式进气道:在进口前装有中心锥或斜板,以形成斜激波减速,降低进口正激波的强度,从而提高进气减速增压的效率。
外压式进气道的超音速减速全部在进气口外完成,进气口内通道基本上是亚音速扩散段。
按进气口前形成激波的数目不同又有2波系、3波系和多波系之分。
外压式进气道的缺点是阻力大;②内压式进气道:为收缩扩散形管道,超音速气流的减速增压全在进口以内实现。
设计状态下,气流在收缩段内不断减速至喉部恰为音速,在扩散段内继续减到低亚音速。
内压式进气道效率高、阻力小,但非设计状态性能不好,起动困难,在飞机上未见采用;③混合式进气道:是内外压式的折衷。
按照波系数目的多少来划分,又可分为正激波式、双波系和多波系进气道。
对于超音速飞机而言,本身其飞行马赫数变化范围较宽,对于进气道就要求在较宽的范围内高效的减速增压;而且,由于超音速飞行,进口前气流不能自动地适应发动机所需而引入适当的流量,容易发生溢流。
空气动力学科技名词定义中文名称:空气动力学英文名称:acerodynamics;aerodynamics定义1:流体力学的分支学科,主要研究空气运动以及空气与物体相对运动时相互作用的规律,特别是飞行器在大气中飞行的原理。
所属学科:大气科学(一级学科);动力气象学(二级学科)定义2:研究空气和其他气体的运动以及它们与物体相对运动时相互作用规律的科学。
所属学科:航空科技(一级学科);飞行原理(二级学科)本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布百科名片同名书籍空气动力学是力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。
它是在流体力学的基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。
目录F1中空气动力学的最基本原理和公式空气动力学的发展简史空气动力学的研究内容空气动力学的研究方法其它力学分支学科主要物理学分支图书信息1图书信息2F1中空气动力学的最基本原理和公式空气动力学的发展简史空气动力学的研究内容空气动力学的研究方法其它力学分支学科主要物理学分支图书信息1图书信息2展开1.动量理论推导出作用在风机叶轮上的功率P和推力T(忽略摩擦阻力)。
由于受到风轮的影响,上游自由风速V0逐渐减小,在风轮平面内速度减小为U1。
上游大气压力为P0,随着向叶轮的推进,压力逐渐增加,通过叶轮后,压力降低了ΔP,然后有又逐渐增加到P0(当速度为U1时)。
根据伯努力方程H=1/2(ρv2)+P (1)ρ—空气密度H—总压根据公式(1),ρV02/2+P0=ρu2/2+p1ρu12/2+P0=ρu2/2+p2P1-p2=ΔP由上式可得ΔP=ρ(V02- u12)/2 (2)运用动量方程,可得作用在风轮上的推力为:T=m(V1-V2)式中m=ρSV,是单位时间内的质量流量所以: T=ρSu(V0-u1)所以:压力差ΔP=T/S=ρu(V0-u1)由(2)和(3)式可得:u=1/2[(V0-u1)] (4)由(4)式可见叶轮平面内的风速u是上游风速和下游风速的平均值,因此,如果我们用下式来表示u。