飞机空气动力学 课件 第三章 简单的一维流体流动.pdf

《飞机空气动力学》

第三章：简单的一维流体流动

目录

3.1使用假设

3.2计算公式

3.3文氏流量计的测速原理

3.1使用假设

3.1使用假设

研究问题常用的假设主要有稳态一维流动、不可压缩流体、非黏性流体、理想流体、平均流速

与流管等。

1．稳态一维流动



由于流体连续性假设，通常将液体与气体的压力P、温度T与密度等流体流动性质以及流速V

表示为位置和时间的函数。所谓稳态流动（Steadyflow）的假设，是指流体的压力P、密度和温



度T等流体流动性质以及流体的流速V随着时间的变化量都非常小，以至可以将流动性质与流速因

为时间产生的变化量忽略不计。

而所谓一维流动（One-dimensionalflow）则是假设流体的流动性质与流速仅随着单一空间

坐标而改变，也就是流动性质与流速可以仅用单一空间坐标的函数来表示。所谓稳态一维的流体

流动（Steadyone-dimensionalflow）就是假设流体的流动性质与流速不随时间产生变化并且可

以使用单一空间坐标的函数来表示。在流动稳定性以及精确度要求不高的工程问题研究中，稳态

一维流动的假设可以大幅地降低流体力学与空气动力学问题研究的难度

3.1使用假设

2．不可压缩流体

constant

假设流体流动时密度变化量非常小，可以将流体流动时的密度变化忽略不计，即时，

可将该流体称为不可压缩流体（Incompressiblefluid）。实验与研究均已证明液体与气体流速低

于0.3马赫（Ma）时，流动时的密度变化通常忽略不计。例如飞机以低于0.3马赫的速度飞行时，

我们可以将流经飞机机体表面气流的密度变化忽略不计。不可压缩流体的假设可以将流动产生的

压缩性忽略不计，从而问题的研究简单化，大幅地降低研究难度

3．非黏性流体

流体实际上具有黏性，也就是流动时会产生黏性阻滞流体或对运动的物体产生阻力。但是在流

体力学与空气动力学问题研究的初期，由于计算机不够普及且其运算能力不够强大，流体黏性给

流动在数学建模以及公式的计算上带来极大困难。因此在处理某些低速流动问题时将流体的黏度

假设为0。这一假设就叫作非黏性流体（Inviscousfluid）的假设。使用非黏性流体假设所得结果

必须通过实验以检验其精确度与可用性

3.1使用假设

4．理想流体

所谓理想流体（Idealfluid）的假设是将流体流动时的密度变化与黏性都忽略不

计，也就是假设流体在流动时，流体的密度变化与流体的黏度均为0。简单地说，理

想流体的假设必须同时满足前面提及的“不可压缩流体”与“非黏性流体”假设。理

想流体的假设虽然可以大幅地简化问题研究的难度，但仅能解决某些低速流动问题。

5．平均流速与流管的概念

在研究低速流动问题时，我们往往使用流管与平均流速的概念。虽然它们是假想

的概念，但是在空气动力学问题研究中，却是一个非常有用且不可或缺的处理模式。

3.1空气动力学的应用领域

使用假设

（1）流管的概念

流体的流线不仅可以清楚地表达流动的方向，而

且在流场内，流线的疏密还反映了流速的大小。因此，

使用流线能够明确地表示流体的运动情况，故流线被

流体力学与空气动力学研究者广泛使用。在流场中取（a）流面

任意一条不是流线的曲线C，并在曲线C上的每一点做

一流线，如果曲线C为一条非封闭曲线，这些流线所构

成的曲面称为流面（Streamsurface），如图3-1（a）

所示。如果曲线C是一条封闭曲线，则这些流线所构成

的管状曲面称为流管（Flowtube），如图3-1（b）（b）流管