《空气动力学》课件.pptVIP

*******************空气动力学空气动力学是一门研究物体在气体中运动时所受到的力和作用的学科。它涵盖了流体动力学、热力学和物理学等多个领域，在航空航天、汽车制造、建筑工程等领域具有广泛的应用。课程目标了解基本原理掌握空气动力学的基本概念和原理，为后续课程学习打下基础。掌握分析方法学习使用流体力学方程和理论分析空气动力学问题。培养实践能力通过案例分析和实验练习，提升解决实际工程问题的应用能力。拓展应用领域了解空气动力学在航空航天、汽车、风力发电等领域的应用。空气动力学简介空气动力学是一门研究物体在空气中运动时的力和力矩的学科。它是航空航天工程、机械工程和土木工程等多个领域的基础学科。空气动力学的研究内容包括：空气动力学原理、空气动力学计算方法、空气动力学实验技术、空气动力学应用等。流体的基本性质粘度流体抵抗剪切变形的能力。低粘度流体（如水）流动更容易，而高粘度流体（如蜂蜜）流动更难。密度流体的质量与其体积的比率。高密度流体（如水）比低密度流体（如空气）更重。表面张力流体表面抵抗外力或张力的趋势，使液体能够形成液滴或薄膜。可压缩性流体体积随着压力的变化而变化的能力。气体比液体更可压缩。压力和压强压力压强作用于物体表面的力作用于物体表面的单位面积上的力单位：牛顿（N）单位：帕斯卡（Pa）压力和压强是空气动力学中的重要概念。它们用于描述流体对物体表面的作用力。流体静力学静止流体研究静止流体内部的压力分布以及流体对浸入其中的物体的作用力。基本概念包括压强、液体压强、大气压强以及阿基米德原理。应用广泛应用于水利工程、船舶设计、气象预报等领域。伯努利方程能量守恒伯努利方程描述了理想流体在流动过程中能量守恒的关系。压强与速度它表明流体速度增加时，其压强会降低，反之亦然。应用场景飞机机翼升力风力发电机设计管道流速测量流体流动的基本方程1质量守恒方程描述流体质量守恒规律2动量守恒方程描述流体动量守恒规律3能量守恒方程描述流体能量守恒规律这三个方程是流体力学的基础，描述了流体运动的基本规律。它们是用来分析和解决各种流体流动问题的基础，例如飞机的飞行，船舶的航行，以及水管中的水流等等。流动的分类1层流流体粒子沿着平行的路径流动，没有相互混合。2湍流流体粒子沿着不规则的路径流动，存在相互混合。3过渡流介于层流和湍流之间的流动状态，两者特征皆有。兰开斯特方程兰开斯特方程是空气动力学中的一个重要公式，用于计算机翼在不同攻角下的升力系数。该方程考虑了机翼的几何形状、速度、攻角和空气密度等因素。Cl升力系数表示机翼产生的升力大小α攻角机翼与来流方向的夹角V速度来流速度ρ密度空气密度管道流管道流是指流体在封闭管道中流动，是空气动力学的重要研究领域之一。1层流流体以平滑、有序的方式流动。2湍流流体以混乱、无序的方式流动。3过渡流流体介于层流和湍流之间。4管道流动流体在管道中的流动模式。研究管道流对于理解流体流动和设计相关工程应用至关重要，例如管道输送、航空发动机等。边界层理论边界层形成流体与固体表面接触时，速度逐渐减小。由于流体的黏性，流体与固体表面之间会形成一个薄薄的区域，称为边界层。边界层特性边界层内的速度分布非线性，并与流体速度和黏性有关。边界层可以分为层流边界层和湍流边界层。阻力系数阻力系数是用来衡量物体在流体中运动时所受到的阻力大小的无量纲系数。阻力系数越大，阻力就越大。阻力系数的大小与物体的形状、流体的性质、流速以及其他因素有关。例如，球体的阻力系数约为0.47，而流线型的阻力系数约为0.05。这意味着流线型的物体在流体中运动时受到的阻力要比球体小得多。黏性流动内摩擦力流体内部存在内摩擦力，阻碍流体运动，影响流体流动速度和形状。粘度粘度衡量流体抵抗剪切变形的程度，高粘度流体更难流动。边界层流体在固体表面流动时，形成边界层，速度从零到自由流速度渐变。湍流随机性湍流流动难以预测，流体运动无规律可循。能量耗散湍流流动导致能量迅速耗散，形成漩涡和乱流。扩散湍流流动加速流体混合和扩散，提高传热效率。应用湍流广泛应用于工业生产，例如燃烧、冷却等领域。翼型理论翼型是飞机机翼的横截面形状，决定着飞机的升力和阻力。通过研究翼型的空气动力学特性，可以优化飞机的飞行性能，提高飞行效率和安全系数。升力与阻力1升力升力是指作用在机翼上的垂直于来流方向的力，使飞机能够升空。2阻力阻力是指作用在机翼上的平行于来流方向的力，阻碍飞机前进。3影响因素机翼形状、迎角