[交通运输]空气动力学1.ppt

空气动力学 飞 行 学 院 教学要求 （一）大气密度 1、概念：单位体积内的空气质量。 2、空气密度大说明单位体积内的空气分子多；反之，空气密度小说明单位体积内的空气分子少。 概念：空气的温度指空气的冷热程度。 空气分子不规则运动的越快，分子的平均动能越大，气体的温度越高。 3. 单位：（1）摄氏温度 （2）华氏温度 F （三）大气压力 1、概念：空气的压强，物体单位面积上所承受的空气的垂直作用力。 2、产生原因： 空气重力；空气不规则运动 3、大小：大气压＝物体单位面积上所承受的大气气柱的重量 （四）空气的粘性 （五）可压缩性 （六）音速（空气的可压缩性） 音速是小扰动在空气中的传播速度； 单位m/s 音速的大小与传播介质的可压缩性有关； 相同压力变化，介质的可压缩性越大，密度变化大，音速小；反之，密度变化小，音速大。 小扰动传播 对流层 大气层中最低的一层，气温随高度升高而降低。 对流层顶的高度，在赤道附近约17-18公里，中纬度平均10-12公里，高纬度为8-9公里。 对流层的主要气象特点为：气温随高度升高而降低；风向、风速经常变化；空气上下对流激烈；有云、雨、雾、雪等天气现象。对流层是天气变化最复杂的一层，飞行中所遇到的各种天气变化几乎都出现在这一层中。 对飞机飞行的影响 温度变化对飞行的影响：飞机结冰，影响气动外形、对机载设备和人体也有危害； 风速、风向的变化及空气对流：使飞机颠簸等； 云、雨、雾、雪等影响能见度。 2.平流层 对流层顶向上50公里左右为平流层。 平流层大气主要是水平方向的流动，没有上下对流。随着高度的增加，起初气温基本保持不变(约为216 K)；到20～32km以上，气温升高较快。平流层的主要特点是空气沿铅垂方向的运动较弱，因而气流比较平稳，能见度较好，没有云、雨、雾、雪等气象； 航空器的飞行环境是对流层和平流层。 3.中间层 中间层为离地球表面50～85km的一层。在这一层内，气温随高度升高而下降，且空气有相当强烈的铅垂方向的运动。当高度升到80 km左右时气温降到160～190 K。 4.电离层 从中间层顶界到离地平面800km之间的一层称为热层。在此层内，空气密度极小，由于空气直接受到太阳短波辐射，空气处于高度电离状态，温度又随高度增高而上升。 5.散逸层 热层顶界以上为散逸层，它是地球大气的最外层。在此层内，空气极其稀薄，又远离地面，受地球引力很小，因而大气分子不断地向星际空间逃逸。大气外层的顶界约为2000～3000km的高度。 三、国际标准大气 所谓国际标准大气，简称ISA，就是人为地规定一个不变的大气环境，作为计算和试验飞机的统一标准。 国际标准大气规定如下： 大气被看成完全气体，服从气体的状态方程； 以海平面作为计算高度的起点。在海平面上，大气的标准状态为： 气温为15℃、288.15oK或59oF 压强为1013.2mbar或1013.2hpa或29.92inHg，即标准气压， 密度为1.225 kg／m3 声速为341 m／s或661kt 对流层内标准温度递减率为，每增加1km温度递减6.5 ℃,或每增加1000ft温度递减2 ℃ ISA偏差 教学要求 1、飞机相对运动原理 作用在飞机上的空气动力不会因观察者的角度发生变化而变化，这就是飞机相对运动原理。 2、相对气流 飞机的相对气流方向与飞行速度方向相反 对相对气流的现实应用 3、流体流动的基本概念 流场 流线 二、 流体流动的基本规律 流体流动时必须遵循基本的物理定律，如质量守恒定律、牛顿运动三定律、热力学第一定律(能量守恒与转换定律）。 连续性定理 应用实例 它表述了流体流速与流管截面积之间的关系。也就是说在截面积小的地方流速大。例如，在河道窄的地方，水流得比较快，而在河道宽的地方，水流得比较慢。 伯努利定理 伯努利定理 伯努利方程 伯努利定理的应用 连续方程和伯努利方程联合 流管变细，流线变密，流体流速增大，动压增大，静压减小； 流管变粗，流线变疏，流体流速减小，动压减小，静压增大； 1.空气流过一粗细不等的管子时，在管道变细处，气流速度将 增大 减小 不变 2.根据伯努利定律，同一管道中，气流速度增大的地方，压强将 增大 减小 不变 3.当空气流过一粗细不等的管子时，在管道变粗处，气流压强将 增大 减小 不变 三、 机体的几何外形和参数 1、翼型 表示机翼翼型的参数： （1）弦线、弦长 翼型最前端的点叫前缘，最后端的点叫后缘，前缘和后缘之间的连线叫弦线，也叫翼