各位兄弟誰有空氣動力學(xué)的有關(guān)詳細資料,謝了!
來源:新能源網(wǎng)
時間:2024-08-17 13:35:32
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各位兄弟誰有空氣動力學(xué)的有關(guān)詳細資料,謝了!【專家解說】:空氣動力學(xué)aerodynamics研究空氣或其他氣體的運動規(guī)律,空氣或其他氣體與飛行器或其他物體發(fā)生相對運動時的相互作用和
【專家解說】:空氣動力學(xué)
aerodynamics
研究空氣或其他氣體的運動規(guī)律,空氣或其他氣體與飛行器或其他物體發(fā)生相對運動時的相互作用和伴隨發(fā)生的物理化學(xué)變化的學(xué)科。流體力學(xué)的一個分支。它是在流體力學(xué)基礎(chǔ)上隨航空航天技術(shù)的發(fā)展而形成的一門學(xué)科。
研究內(nèi)容 根據(jù)空氣與物體的相對速度是否小于約100米/秒(相應(yīng)馬赫數(shù)約0.3) , 可分為低速空氣動力學(xué)和高速空氣動力學(xué),前者主要研究不可壓縮流動,后者研究可壓縮流動。根據(jù)是否忽略粘性,可分為理想空氣動力學(xué)和粘性空氣動力學(xué)。作用于飛行器的升力、力矩問題,可主要通過理想空氣動力學(xué)求解。按流場邊界不同,氣流有外流和內(nèi)流之分。外流指一般飛行器繞流和鈍體繞流,內(nèi)流主要指管道、進氣道、發(fā)動機內(nèi)的流動。專門研究鈍體繞流的稱鈍體空氣動力學(xué);專門研究內(nèi)流的稱內(nèi)流空氣動力學(xué)。自20世紀60年代以后,空氣動力學(xué)逐漸向非航空航天的一般工業(yè)與經(jīng)濟領(lǐng)域擴展和滲透,形成了工業(yè)空氣動力學(xué)。此外還有一些邊緣性分支學(xué)科,如稀薄氣體動力學(xué)、高溫氣體動力學(xué)和宇宙氣體動力學(xué)等(見氣體動力學(xué))。
①鈍體空氣動力學(xué)。研究鈍形物體的繞流問題。鈍體常具有鈍頭、鈍尾或帶棱角的形狀,如橋梁、塔架、采油平臺、大型冷卻塔、高層建筑、火車、汽車等。當(dāng)風(fēng)吹過這些物體或物體在空氣中運動時便產(chǎn)生鈍體繞流現(xiàn)象。流線型飛機在大迎角飛行時,也屬鈍體繞流范疇。鈍體繞流通常伴有復(fù)雜的分離和旋渦運動,有時還會產(chǎn)生流致振動(即物體或結(jié)構(gòu)被流動激發(fā)的振動)。這是由于分離渦從物面周期性發(fā)放時,物體受到周期變化的流體動力作用而發(fā)生的受迫振動,甚至導(dǎo)致共振或變形發(fā)散,使結(jié)構(gòu)破壞。1940年美國塔科馬懸索橋在自然風(fēng)作用下發(fā)生強烈振動而斷裂就是一例。為此,在建筑設(shè)計中必須考慮結(jié)構(gòu)的固有頻率,還要進行風(fēng)洞實驗 。常采取的措施有減小跨度,增加剛度,改善外形等,或設(shè)置動力阻尼器。
②內(nèi)流空氣動力學(xué)。主要研究各種管道(如噴管、擴壓管等)內(nèi)部空氣或其他氣體的流動規(guī)律及其與邊界的相互作用;有時還包括管道內(nèi)葉輪機(如壓氣機、渦輪等)中的流動問題。管道中的流動一般可按一維流動處理。中國學(xué)者吳仲華于20世紀50年代初創(chuàng)立了葉輪機械三元流動理論。內(nèi)流空氣動力學(xué)的研究方法與一般空氣動力學(xué)并無明顯的不同。
③工業(yè)空氣動力學(xué)。主要研究大氣邊界層(受地面摩擦阻力影響的大氣層區(qū)域)內(nèi)風(fēng)與人類活動、社會和自然環(huán)境相互作用的規(guī)律。很多情況下,也稱為風(fēng)工程。主要內(nèi)容包括:大氣邊界層內(nèi)的風(fēng)特性,如速度分布、湍流分布等;風(fēng)對建筑物或構(gòu)筑物的作用,以及對果園、樹林等的風(fēng)害及其防治;建筑物或群體所誘致的局部風(fēng)環(huán)境;風(fēng)引起的質(zhì)量遷移,如氣態(tài)污染物的排放、擴散和彌散規(guī)律;交通車輛(如汽車、火車)的氣動特性及減阻措施等;風(fēng)能利用;風(fēng)對社會、經(jīng)濟的其他影響等。主要通過現(xiàn)場實測和實驗室模擬進行研究。為此建造了專用的大氣邊界層風(fēng)洞和密度分層的水槽等設(shè)備。
研究方法 主要有理論和實驗兩個方面。
①理論研究遵循的一般原理是流動的基本定律,如質(zhì)量守恒定律、動量守恒定律、能量守恒定律、熱力學(xué)定律以及介質(zhì)的物理屬性和狀態(tài)方程等。但在不同速度范圍、流動特征,上述基本定律的表現(xiàn)形式(即控制方程)、求解的理論和方法有很大差異。在低速不可壓縮流范圍,求解的基本理論有理想無粘流的基本解法、升力線和升力面理論、保角轉(zhuǎn)繪理論、低速邊界層理論等。在亞聲速流動范圍,理想無旋流方程屬非線性橢圓型偏微分方程,主要求解方法有小擾動線化理論、亞聲速相似律(如普朗特-格勞厄脫法則、卡門-錢學(xué)森公式等)、速度面法等。在超聲速流動范圍,方程屬非線性雙曲型偏微分方程,主要理論處理方法有小擾動線化理論、相似律、特征線法等。在跨聲速流動范圍,流動比較復(fù)雜,方程屬非線性混合型偏微分方程,求解難度很大,主要用數(shù)值求解方法,有時也可用相似律等。在高超聲速流動范圍,流動中出現(xiàn)很多物理化學(xué)變化如燒蝕、傳熱傳質(zhì)等 ,而且必須考慮氣體真實效應(yīng)和激波- 邊界層干擾( 物面附近的激波同邊界層之間的相互影響)。
②實驗研究是以相似理論為指導(dǎo),在實驗設(shè)備(主要是風(fēng)洞)中模擬真實飛行而求解流動問題。計算機的應(yīng)用和發(fā)展,使空氣動力學(xué)有了深刻而巨大的進展。
在理論研究方面,通過數(shù)值計算直接求解基本方程,逐漸形成了計算空氣動力學(xué)。在實驗方面,提高了實驗的自動化、高效率和高精度水平。理論研究、實驗研究、數(shù)值計算3方面的緊密結(jié)合 ,已成為現(xiàn)代空氣動力學(xué)的主要特征 。空氣動力學(xué)作為一門基礎(chǔ)學(xué)科,對航空航天技術(shù)的發(fā)展起著重要作用,對一般工業(yè)如建筑、交通、能源、環(huán)境保護等技術(shù)的發(fā)展也起著日益顯著的作用。
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