空气动力学部分知识要点

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1、y（km）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

2、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1、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。2、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。

3、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：3、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]24、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35、从基准面到11km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6.5K。从11km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216.5K。普通飞机主要在对流层和

4、平流层里活动。6、散度、旋度、有旋流、无旋流。7、描述流体运动的方程。低速不可压缩理想流体：连续方程+动量方程（欧拉方程）；低速不可压缩粘性流体：连续方程+动量方程（N-S方程）；高速可压缩理想流体：连续方程+动量方程（欧拉方程）+能量方程+状态方程。1、连续方程是质量守恒定律在流体力学中具体表达形式。由于连续方程仅是运动的行为，与受力无关，因此既适用于理想流体也适用于粘性流体。2、定常流是指在流场中任一固定点的所有流体属性（如流速、压力、密度等）都和时间无关的流动，在定常流情况下，所有参数对时间的导数都等于0。非定常流是指流场任一固定点的一个或多个速度分量或其他流

5、体属性随时间发生变化的流动。注：流动类型：定常流/非定常流，可压缩流动/不可压缩流动，无粘流动/粘性流动，有旋流动/无旋流动。3、环量的定义：在流场中任取一条封闭曲线，速度沿该封闭曲线的线积分称为该封闭曲线的速度环量。速度环量的符号不仅决定于流场的速度方向，而且与封闭曲线的绕行方向有关，规定积分时逆时针绕行方向为正，即封闭曲线所包围的区域总在行进方向的左侧。4、在无旋流动中，沿着任意一条封闭曲线的速度环量均等于零。但是对有旋流动，绕任意一条封闭曲线的速度环量一般不等于零。5、涡量是指流场中任何一点微团角速度之二倍，如平面问题中的2ωz，称为涡量，涡量是个纯运动学的概

6、念。1、像流线一样，在同一瞬时，如在流场中有一条曲线，该线上每一点的涡轴线都与曲线相切，这条曲线叫涡线。给定瞬间，通过某一曲线（本身不是涡线）的所有涡线构成的曲面称为涡面。由封闭涡面组成的管状涡面称为涡管。涡线是截面积趋于零的涡管。涡线和涡管的强度都定义为绕涡线或涡管的一条封闭围线的环量。涡量在一个截面上的面积分称为涡通量。2、沿平面上一封闭围线L做速度的线积分，所得的环量等于曲线所围面积上每个微团角速度的2倍乘以微团面积之和，即等于通过面积S的涡通量。3、当无涡线穿过给定曲线L1时，沿L1的速度环量Γ1等于零；当有涡线穿过给定曲线L2时，沿L2的速度环量Γ2等于过

7、曲线所围面积内的涡通量，也等于该区域的涡强度；如果曲线所围面积内涡通量越大，则沿该曲线的速度环量越大，该区域内涡的强度越大；过同一曲线上张开的不同曲面，其涡通量是相同的，都等于沿该曲线的速度环量，都代表s1和s2面上旋涡的强度；4、理想流中涡定理：沿涡线或涡管涡强不变；一根涡管在流体里不可能中断，可以伸展到无限远去，可以自相连接成一个涡环（不一定是圆环），也可以止于边界（固体的边界或自由边界如自由液面）。1、开尔文kelvin定律（环量不变定律）：在理想流中，涡的强度不随时间变化，既不会增强，也不会削弱或消失。2、拉格朗日Lagrange定律（涡量不生不灭定律）