有關(guān)空氣動力學的問題

熱心網(wǎng)友：1．動量理論 推導出作用在風機葉輪上的功率P和推力T（忽略摩擦阻力）。 由于受到風輪的影響，上游自由風速V0逐漸減小，在風輪平面內(nèi)速度減小為U1。上游大氣壓力為P0，隨著向葉輪的推進，壓力逐漸增加，通過葉輪后，壓力降低了ΔP，然后有又逐漸增加到P0（當速度為U1時）。 根據(jù)伯努力方程 H=1/2（ρv2）+P…………（1） ρ—空氣密度 H—總壓 根據(jù)公式（1）， ρV02/2+P0=ρu2/2+p1 ρu12/2+P0=ρu2/2+p2 P1-p2=ΔP 由上式可得 ΔP=ρ（V02- u12）/2………（2） 運用動量方程，可得作用在風輪上的推力為： T=m(V1-V2) 式中m=ρSV,是單位時間內(nèi)的質(zhì)量流量 所以： T＝ρSu（V0-u1） 所以： 壓力差ΔP＝T/S=ρu（V0-u1） 由（2）和（3）式可得： u＝1/2[（V0-u1）] ……………………（4） 由（4）式可見葉輪平面內(nèi)的風速u是上游風速和下游風速的平均值，因此，如果我們用下式來表示u。 u=(1-a)*V0 (5) a 稱為軸向誘導因子，則u1可表示為： u1=(1-2a)*V0 (6) 功率P和推力T可分別表示為： T=ΔP*A (7) P=ΔP*u*A (8) 根據(jù)方程（2），（3）和（6）可得： P=2ρa(1-a) 2 * V03A (9) T=2ρa(1-a) V02A (10) 通過定義功率和推力系數(shù)： CP=4a(1-a)2 (11) CT=4a(1-a) (12) 方程（9）和（10）可寫成如下形式： P=0.5ρV03 A CP （13） T=0.5ρV03 A CT （14） 對方程（11）求極值 ?Cp/?a=4(3a2-4a+1)=0 (15) 求得　　　a=(2±1)/3=1或1/3 根據(jù)公式（6）a<0.5 所以a=1/3時，Cp有極大值 （Cp）max＝16/27≌0.59　　　 (16) 當a=1/3時，Cp值最大。 ２.尾渦的旋轉(zhuǎn) １. 中的公式推導是基于以下假設(shè)：力矩保持線性，沒有旋轉(zhuǎn)個發(fā)生。 然而，葉輪是通過作用在其上的扭矩Q來吸收風能的，根據(jù)牛頓第二定律，尾渦也在旋轉(zhuǎn)，并且其旋轉(zhuǎn)方向和葉輪相反。 U1=2ωrab　　　　　　　　　(17) ω: 葉輪角速度 ｂ: 切向誘導因子 作用在環(huán)素dr上的力矩為： dQ=mutr =(ρu*2πrdr)utr =2πr2ρu*utdr　　　　　　　(18) m-----　通過環(huán)素的質(zhì)量流 相應的功率為： dp= *dQ　　　　　　　　　 (19) 用a,b和方程（18）可以寫出 dp=4πr3Ρv0ω2(1-a)bdr　　　　(20) 葉輪吸收中的總功率為： P=4π(V0/λ2R2) ρ∫0R(1-a)btr3dr　　(21) 尖速比 =V0/ωr (22) 空氣動力學基礎(chǔ) 由于受到風輪的影響，上游自由風速V0逐漸減小，在風輪平面內(nèi)速度減小為U1。上游大氣壓力為P0，隨著向葉輪的推進，壓力逐漸增加，通過葉輪后，壓力降低了ΔP，然后有又逐漸增加到P0（當速度為U1時）。 根據(jù)伯努力方程 H=1/2（ρv2）+P…………（1） ρ—空氣密度 H—總壓 根據(jù)公式（1）， ρV02/2+P0=ρu2/2+p1 ρu12/2+P0=ρu2/2+p2 P1-p2=ΔP 由上式可得 ΔP=ρ（V02- u12）/2………（2） 運用動量方程，可得作用在風輪上的推力為： T=m(V1-V2) 式中m=ρSV,是單位時間內(nèi)的質(zhì)量流量 所以： T＝ρSu（V0-u1） 所以： 壓力差ΔP＝T/S=ρu（V0-u1） 由（2）和（3）式可得： u＝1/2[（V0-u1）] ……………………（4） 由（4）式可見葉輪平面內(nèi)的風速u是上游風速和下游風速的平均值，因此，如果我們用下式來表示u。 u=(1-a)*V0 (5) a 稱為軸向誘導因子，則u1可表示為： u1=(1-2a)*V0 (6) 功率P和推力T可分別表示為： T=ΔP*A (7) P=ΔP*u*A (8) 根據(jù)方程（2），（3）和（6）可得： P=2ρa(1-a) 2 * V03A (9) T=2ρa(1-a) V02A (10) 通過定義功率和推力系數(shù)： CP=4a(1-a)2 (11) CT=4a(1-a) (12)

熱心網(wǎng)友：

汽車所產(chǎn)生的下壓力由車身結(jié)構(gòu)而定，就拿法拉利和捷達來說，法拉利離地間距小，車身呈流線型，有利于空氣的流過，且車高才1米2左右，這樣風阻系數(shù)就很小，產(chǎn)生的下壓力也就越強。捷達，車高，底盤高，車身有棱有角，風阻系數(shù)與法拉利相比，肯定會大得很多，由于底盤高的關(guān)系，捷達的浮升力也會比較強。

再打個比方說，8級大風，我們?nèi)藶槭裁匆獕旱蜕碜幼?？而不是挺直胸脯走？這跟汽車是一樣的道理的，下壓力與浮升力，都是以車身結(jié)構(gòu)來定的，車身結(jié)構(gòu)越高越大，浮升力就越強，反之則越小

熱心網(wǎng)友：

不少書籍僅用伯努利原理來分析機翼的升力，伯努利原理解釋了流體速度增大而壓力降低，在常規(guī)翼型上，機翼上面的弧形要比機翼下面的弧形(有的非常接近平面)行程明顯的長，導致機翼上面的相對機翼表面的向后運動速度明顯增大，從而靜壓力明顯降低，而機翼下面的靜壓力降低的程度要小。因此在上下表面之間的靜壓差隨著機翼相對空氣的運動速度增加而不斷增加，只有飛機的運動速度保持超過一個稱為失速速度的值，機翼上下表面的壓力差形成的向上力才可以足夠支撐飛機受到的向下重力。

由于正常飛行條件下，有迎角的存在，機翼下面的空氣靜壓力也是向上的。假設(shè)機翼下面為直線且水平前進的話，那么機翼下面的表面靜壓力也會降低。

熱心網(wǎng)友：

開汽車的確會產(chǎn)生升力,不然開快了怎么會感覺有點飄呢?所以很多跑車要裝尾翼來增加下壓力

熱心網(wǎng)友：

汽車上的空氣動力學和飛機上機翼反過來裝