空气动力学基础讲述.pptVIP

5、空气动力学的发展 20世纪20－30年代，空气动力学的理论和实验得到迅速发展，所建造的许多低速风洞，对各种飞行器研制进行了大量的实验，从而很大程度上改进了飞机的气动外形，实现了飞机动力增加不大的情况下，使飞机的飞行速度从50m/s增大到170m/s。 5、空气动力学的发展 20世纪创建了空气动力学完整的科学体系，并得到了蓬勃的发展。美国莱特兄弟是两个既有实践经验又有理论知识，且富有想象力和远见的工程师，1903年12月27日，奥维尔·莱特驾驶他们设计制造“飞行者一号”首次试飞成功，这是人类历史上第一架有动力、载人、持续、稳定、可操纵的飞行器。从此开创了飞行的新纪元。其后，飞机的发展推动了空气动力学的迅速发展。 5、空气动力学的发展 5、空气动力学的发展 20世纪30－40年代，建造了一批超音速风洞，使飞机在40年代末突破了“音障”，50年代随后突破了“热障”，实现了超音速飞行和人造卫星。 20世纪50年代以后，电子计算机的出现，使计算空气动力学得到迅速的发展，理论、实验、计算成为飞行器设计必不可少的途径。 儒可夫斯基:俄国数学家和空气动力学家，科学院院士。1886年起历任莫斯科大学和莫斯科高等技术学校教授，直至1921去世，一直在这两所学校工作。 他一生有170多部著作，其中60多部是论述空气动力学和飞行器的，是实验和理论空气动力学的创始人。1902年创建了莫斯科大学空气动力学实验室。 冯.卡门:超声速时代之父，美国空军科技奠基石，现代空气动力学家。1908在德国哥廷根大学获得博士学位，师从普朗特教授。1926年移居美国，负责加州理工大学风洞设计工作，提出卡门涡街理论；1935年，提出超声速阻力原则；1938年提出边界层控制理论；1941年提出高速飞行机翼压力分布公式。我国学者钱学森师从冯.卡门教授。 波音767 “鹈鹕”大型地效飞机 新一代超音速客机 F22战斗机 四 空气动力学的分类 飞行器 空气动力学 房屋、坑道通风 高层建筑的风压 汽车、高速列车的阻力 工业 空气动力学 飞行器在大气中飞行时 的空气动力学问题 鼓风机、涡轮机、风力发 电机的气动力问题 空气动力学 低速空气动力学 亚音速空气动力学 跨音速空气动力学 超音速空气动力学 高速空气动力学 空气动力学 五 空气动力学的研究方法 实验研究的主要设备有风洞、水洞、激波管和测试仪器。此外还有自由飞实验和高速轨道车等实验办法。 理论研究运用基本的概念、定律和数学工具，抓住问题的主要作用因素，采用某种抽象出来的模型，作定量的分析，从而获得规律和结果。 五 空气动力学的研究方法 数值计算通过有效的计算方法（有限基本解法、有限差分法、有限元素法等）利用计算机对实际流动的问题进行数值模拟。 实验研究、理论分析和数值计算三种方法各有利弊，相辅相成，互相促进。 五 空气动力学的研究方法 1、基本概念 物理量－－简称量，表示定性区分和定量确定现象和物质的一种属性 在力学系统中，只有三个量是独立的，称为基本物理量，其它物理量是导出物理量（可根据定义、规律、关系） 在国际单位制中，人们约定长度L，质量M，时间T为基本物理量 六 量纲与单位的概念 测量单位－－用于表示与其相比较的同种量大小的约定定义和采用的特定量。（为定量表示同种量的大小而约定地定义和采用的特定量） 注： ①约定地赋予测量单位以名称和符号。如长度的单位名称为米，单位符号为m； ②同量纲的量即使这些量不是同种量，其单位可有相同的名称和符号。如功、热、能量，单位都是焦尔； ③测量单位在我国又称计量单位； 六 量纲与单位的概念 物理量的大小－－表示数值和单位的乘积。用大小不同的同类单位表达一个量，不会改变这个量的种类和量值。 如，1m＝100cm=1000mm。1cm=1m/100。 量纲－－是指物理量类别。同一类量具有相同的量纲； 单位与量纲的关系－－量纲表示物理量的类别，单位表示物理量的类别和大小。 六 量纲与单位的概念 长度量纲L，质量量纲M，时间量纲T。导出量纲表达式 [q]=LxMyTz xyz为量纲指数，可由物理定理或定义确定。 无量纲的量－－指在一个量的量纲表达式中，所有的量纲指数为零。否则为有量纲的量。无量纲的量与纯数不同，具有特定的物理意义和量的特性。 有量纲量的数值随单位的不同而变，无量纲量的数值 不随单位不同而变。 六 量纲与单位的概念 量纲和谐原理 （1）在正确反映客观规律的物理方程中，相加减的各项量纲一致。 （2）物理方程中各项量纲一致，与各个物理量所共同选用的单位制无关。 （3）任一有量纲的物理方程可用无量纲方程表示。 （4）物理方程中规律性不因基本物理量的不同而改变。 六