怎樣能使空氣做動(dòng)力?

【專家解說】：空氣力力支主要研究物體同氣體作相運(yùn)情況受力特性、氣體流規(guī)律伴隨發(fā)物理化變化流體力基礎(chǔ)隨著航空工業(yè)噴氣推進(jìn)技術(shù)發(fā)展起科 空氣力發(fā)展簡史 早空氣力研究追溯類鳥或彈丸飛行受力力作用式種種猜測(cè)17世紀(jì)期荷蘭物理家惠更斯首先估算物體空氣運(yùn)阻力;1726牛頓應(yīng)用力原理演繹:空氣運(yùn)物體所受力比于物體運(yùn)速度平物體特征面積及空氣密度工作看作空氣力經(jīng)典理論始 1755數(shù)家歐拉描述粘性流體運(yùn)微程即歐拉程些微形式力程特定條件積實(shí)用價(jià)值結(jié)19世紀(jì)半葉納維英斯托克斯提描述粘性壓縮流體量守恒運(yùn)程稱納維-斯托克斯程 19世紀(jì)末經(jīng)典流體力基礎(chǔ)已經(jīng)形20世紀(jì)隨著航空事業(yè)迅速發(fā)展空氣力便流體力發(fā)展并形力新支 航空要解決首要問題何獲飛行器所需要舉力、減飛行器阻力提高飛行速度要理論實(shí)踐研究飛行器與空氣相運(yùn)作用力產(chǎn)及其規(guī)律1894英蘭徹斯特首先提限翼展機(jī)翼或翼型產(chǎn)舉力環(huán)量理論限翼展機(jī)翼產(chǎn)舉力渦旋理論等蘭徹斯特想并未廣泛重視 約1901~1910間庫塔儒科夫斯基別獨(dú)立提翼型環(huán)量舉力理論并給舉力理論數(shù)形式建立二維機(jī)翼理論1904德普朗特發(fā)表著名低速流邊界層理論該理論指同流區(qū)域控制程同簡化形式 邊界層理論極推進(jìn)空氣力發(fā)展普朗特限翼展三維機(jī)翼理論系統(tǒng)化給數(shù)結(jié)創(chuàng)立限翼展機(jī)翼舉力線理論能適用于失速、掠展弦比情況1946美瓊期提展弦比機(jī)翼理論利用理論邊界層理論足夠精確求機(jī)翼壓力布表面摩擦阻力 近代航空噴氣技術(shù)迅速發(fā)展使飛行速度迅猛提高高速運(yùn)情況必須流體力熱力兩門科結(jié)合起才能確認(rèn)識(shí)解決高速空氣力問題1887~1896間奧利科家馬赫研究彈丸運(yùn)擾傳播指:于或于聲速同流彈丸引起擾傳播特征根本同 高速流流速度與聲速比重要量綱參數(shù)1929德空氣力家阿克萊特首先量綱參數(shù)與馬赫名字聯(lián)系起十馬赫數(shù)特征參數(shù)氣體力廣泛引用 擾超聲速流傳播疊加起形限量突躍--激波許實(shí)際超聲速流存著激波氣流通激波流場參量發(fā)突躍熵增加總能量保持變 英科家蘭金1870、科家許貢紐1887別獨(dú)立建立氣流通激波所應(yīng)滿足關(guān)系式超聲速流場數(shù)處理提供確邊界條件于薄冀擾問題阿克萊特1925提二維線化機(jī)冀理論相應(yīng)現(xiàn)三維機(jī)翼線化理論些超聲速流線化理論圓滿解決流擾影響問題 飛行速度或流速度接近聲速飛行器氣性能發(fā)急劇變化阻力突增升力驟降飛行器操縱性穩(wěn)定性極度惡化航空史著名聲障推力發(fā)機(jī)現(xiàn)沖聲障并沒解決復(fù)雜跨聲速流問題直至20世紀(jì)60代由于跨聲速巡航飛行、機(jī)飛行及發(fā)展高效率噴氣發(fā)機(jī)要求跨聲速流研究更加受重視并發(fā)展 遠(yuǎn)程導(dǎo)彈造衛(wèi)星研制推高超聲速空氣力發(fā)展50代60代初確立高超聲速粘流理論氣力工程計(jì)算60代初高超聲速流數(shù)值計(jì)算迅速發(fā)展通研究些現(xiàn)象規(guī)律發(fā)展高溫氣體力、高速邊界層理論非平衡流理論等 由于高溫條件引起飛行器表面材料燒蝕質(zhì)量引射需要研究高溫氣體相流空氣力發(fā)展現(xiàn)與種科相結(jié)合特點(diǎn) 空氣力發(fā)展另重要面實(shí)驗(yàn)研究包括風(fēng)洞等各種實(shí)驗(yàn)設(shè)備發(fā)展實(shí)驗(yàn)理論、實(shí)驗(yàn)、測(cè)試技術(shù)發(fā)展世界第風(fēng)洞英韋納姆1871建今適用于各種模擬條件、目、用途各種測(cè)量式風(fēng)洞已數(shù)十種風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)內(nèi)容極廣泛 20世紀(jì)70代激光技術(shù)、電技術(shù)電計(jì)算機(jī)迅速發(fā)展極提高空氣力實(shí)驗(yàn)水平計(jì)算水平促進(jìn)高度非線性問題復(fù)雜結(jié)構(gòu)流研究 除述由航空航事業(yè)發(fā)展推進(jìn)空氣力發(fā)展外60代由于交通、運(yùn)輸、建筑、氣象、環(huán)境保護(hù)能源利用等面發(fā)展現(xiàn)工業(yè)空氣力等支科 空氣力研究內(nèi)容 通所說空氣力研究內(nèi)容飛機(jī)導(dǎo)彈等飛行器名種飛行條件流場氣體速度、壓力密度等參量變化規(guī)律飛行器所受舉力阻力等空氣力及其變化規(guī)律氣體介質(zhì)或氣體與飛行器間所發(fā)物理化變化及傳熱傳質(zhì)規(guī)律等意義講空氣力兩種類: 首先根據(jù)流體運(yùn)速度范圍或飛行器飛行速度空氣力低速空氣力高速空氣力通致400千米/速度作劃界線低速空氣力氣體介質(zhì)視壓縮應(yīng)流稱壓縮流于速度流須考慮氣體壓縮性影響氣體熱力特性變化種應(yīng)于高速空氣力流稱壓縮流 其根據(jù)流否必須考慮氣體介質(zhì)粘性空氣力理想空氣力(或理想氣體力)粘性空氣力 除述類外空氣力些邊緣性支科例稀薄氣體力、高溫氣體力等 低速空氣力介質(zhì)密度變化視數(shù)使用基本理論粘二維三維位勢(shì)流、翼型理論、舉力線理論、舉力面理論低速邊界層理論等;于亞聲速流粘位勢(shì)流服非線性橢圓型偏微程研究類流主要理論近似擾線化普朗特-格勞厄脫則、卡門-錢森公式速度圖粘性流面壓縮邊界層理論;于超聲速流粘流所服程非線性雙曲型偏微程 超聲速流基本研究內(nèi)容壓縮波、膨脹波、激波、普朗特-邁耶爾流、錐型流等等主要理論處理超聲速擾理論、特征線高速邊界層理論等跨聲速粘流外流內(nèi)流兩部流變化復(fù)雜流控制程非線性混合型偏微程理論求解困難較 高超聲速流主要特點(diǎn)高馬赫數(shù)能量高超聲速流真實(shí)氣體效應(yīng)激波與邊界層相互干擾問題變比較重要高超聲速流粘流高超聲速粘性流兩面 工業(yè)空氣力主要研究氣邊界層風(fēng)同各種結(jié)構(gòu)物類間相互作用及氣邊界層內(nèi)風(fēng)特性、風(fēng)建筑物作用、風(fēng)引起質(zhì)量遷移、風(fēng)運(yùn)輸車輛作用風(fēng)能利用及