第一章 大气物理学..ppt

空气动力学 教学安排 开课学期 3 总学时数 36学时 适用专业 飞机维修专业（ME、AV） 首选教材 执照教材 参考教材 简明空气动力学（内部教材） 空气与气体动力学引论 李凤蔚 西北工业大学出版社 课程大纲说明 本课程与其它课程的联系 主要后续课程： 发动机原理、构造与系统； 飞机结构与系统 课程的性质 机务专业一门重要专业基础课 空气动力学基础（ME、AV） 第一章 大气物理学 第二章 空气动力学 第三章 飞行理论 第四章 飞机的稳定性和操纵性 第一章 大气物理学 1.1 大气的重要物理参数 1.2 大气层的构造 1.3 国际标准大气（ISA） 1.4 气象对飞行活动的影响 1.5 大气状况对飞机机体腐蚀的影响 气体动力学的研究对象和研究方法 气体动力学是研究可压缩流体，特别是气体在流动过程中气体运动的基本规律以及气体与物体之间相互作用的一门科学。 流体静力学 流体力学 可压缩流体力学 流体动力学 （气体动力学） 不可压缩流体力学 空气流经飞机机身 空气流过发动机的进气道 空气流过桨叶（螺旋桨发动机） 燃气流过尾喷管等 力的作用 热量的交换 机械功的交换 气轮机 飞机加速通过音障 质量守恒 牛顿第二定律 热力学第一定律 热力学第二定律 研究方法分为：实验研究、理论研究和数值研究 1.1 大气的重要物理参数 密度 温度 压力 粘性 压缩性 湿度 音速 1.1 大气的重要物理参数 大气密度 单位体积内空气质量， 大气密度随高度的增加而减小。 1.1 大气的重要物理参数 大气温度 温度高低表明空气分子不规则热运动平均速度的大小。 在11km以下，随高度的增加气温下降，线性变化。 摄氏温度，华氏温度和绝对温度。 1.1 大气的重要物理参数 Tc——摄氏温度 Tf——华氏温度 Tk——绝对温度 1.1 大气的重要物理参数 大气压力 大气层内空气的压强，即单位面积上承受的空气的垂直作用力。 空气重力 空气分子的热运动 度量单位 标准大气压101325Pa 大气压随高度增大而减小。 1.1 大气的重要物理参数 粘性 粘性是流体的固有属性之一。它与物体在介质中的运动密切相关。 流体的粘性是指流体微团间发生相对滑移时产生切向阻力的性质。 大气的粘性主要由于气体分子不规则运动造成的。 粘性 流体是不能承受剪切力的，即使在很小的剪切力作用下，流体会连续不断的变形，但是不同的流体在相同作用的剪切力下变形的速度是不同的，也就是不同的流体抵抗剪切力的能力不同，这种能力成为流体的粘性。 1.1 大气的重要物理参数 粘性力计算公式： μ表示横向速度梯度为1时，在流层单位接触面积上产生的粘性力。称为流体的粘度系数（动力粘度系数），单位是Pa·S。 1.1 大气的重要物理参数 不同流体的粘性系数各不相同，同一流体的粘性系数也与温度有关。 液体的粘性系数随温度的升高而降低 气体的粘性系数随温度的升高而增大 实际流体都是有粘性的，没有粘性的流体称为理想流体。 牛顿内摩擦定律 至于粘性系数与温度的关系已被大量的实验所证明。 液体的粘性系数随温度的增加而下降 气体的粘性系数随温度而增加。 这种截然相反的结果可用液体的微观结构去阐明。 流体间摩擦的原因是分子间的内聚力、分子和壁面的附着力及分子不规则的热运动而引起的动量交换，使部分机械能变为热能。这几种原因对液体与气体的影响是不同的。 因为液体分子间距增大，内聚力显著下降。而液体分子动量交换的增加又不足以补偿，故其粘性系数下降。 对于气体则恰恰相反，其分子热运动对粘滞性的影响居主导地位，当温度增加时，分子热运动更为频繁，故气体粘性系数随温度而增加。 1.1 大气的重要物理参数 1.1 大气的重要物理参数 可压缩性 流体在压强或温度改变时，能改变其原来体积及密度的特性。 流体的可压缩性用单位压强所引起的体积变化率表示。即在相同压力变化量的作用下，密度（或体积）的变化量越大的物质，可压缩性就越大。 空气的可压缩性如何体现？ 在低速飞行时忽略空气可压缩性的影响（Ma0.4） 在高速飞行时大气的可压缩性不可忽略（Ma0.4） 1.1 大气的重要物理参数 湿度 大气的潮湿程度，通常用相对湿度来表示。 相对湿度指大气中所含水蒸汽的量与同温度下大气能含有的水蒸汽最大量之比。 温度越高大气所能含有的水蒸汽最大量越大。 露点温度：使大气的相对湿度达到100%时的温度。 含有水蒸汽的空气比干空气密度小。 1.1 大气