对于空气动力学你有哪些了解呢?
空气动力学是力学的一个分支。主要研究与气体相对运动的物体的受力特性、气体流动规律及其伴随的物理化学变化。它是在流体力学基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而兴起的一门学科。
最早的空气动力学研究可以追溯到人类对飞行中鸟或弹丸的力和作用模式的各种猜测。17世纪末,荷兰物理学家惠更斯首次估算了空中运动物体的阻力;1726年,牛顿运用力学原理和演绎方法得出结论:物体在空气中运动时所受的力与物体的运动速度、物体的特征面积和空气密度的平方和成正比。这项工作可视为经典空气动力学理论的开端。
1755年,数学家欧拉得到了描述无粘流体运动的微分方程,即欧拉方程。这些微分形式的动力学方程可以在特定条件下进行积分,得到非常实用的结果。20世纪以来,随着航空业的飞速发展,空气动力学从流体力学发展而来,形成了力学的一个新分支。如何获得飞机所需的升力,降低飞机的阻力,提高飞机的飞行速度,是航空领域需要解决的首要问题。因此,有必要从理论和实践上研究飞机相对于空气运动时力的产生和规律。1894年,英国兰彻斯特首先提出了无限翼展机翼或翼型产生升力的环流理论和有限翼展机翼产生升力的旋涡理论。但兰切斯特的想法在当时并没有得到广泛的重视。
空气动力学发展的另一个重要方面是实验研究,包括风洞等各种实验设备的发展以及实验理论、实验方法和测试技术的发展。世界上***座风洞于1871年在英国的韦尔姆建成。目前,有几十种适合各种模拟条件、目的、用途和测量方法的风洞,风洞实验的内容非常广泛。20世纪70年代以来,激光技术、电子技术和电子计算机的飞速发展极大地提高了空气动力学的实验和计算水平,促进了对高度非线性问题和复杂结构流动的研究。
什么是空气动力学?
空气动力学是流体力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。
应用领域:
除航空航天外,空气动力学在其他领域也有非常重要的应用。在包括汽车在内的所有交通工具的设计中,它都是一个很重要的因素。大型建筑物涉及到风载荷,市内空气动力学研究城市的微气候环境,环境空气动力学研究大气环流和飞行对生态系统的影响。还有引擎设计所涉及的热流和内流也是空气动力学非常重要的一个方面。
研究过程:
空气动力学研究的过程一般是:通过实验和观察,对流动现象和机理进行分析,提出合理的力学模型,根据上述几个方面的物理定律,提出描述流动的基本方程和定解条件;然后根据实验结果,再进一步检验理论分析或数值结果的正确性和适用范围,并提出进一步深入进行实验或理论研究的问题。如此不断反复、广泛而深入地揭示空气动力学问题的本质。
20世纪70年代以来,空气动力学发展较为活跃的领域是湍流、边界层过渡、激波与边界层相互干扰、跨声速流动、涡旋和分离流动、多相流、数值计算和实验测试技术等等。此外,工业空气动力学、环境空气动力学,以及考虑有物理化学变化的气体动力学也有很大的发展。
空气动力学基础知识什么是空气动力学
空气动力学是力学的一个分支,研究飞行器或其他物体在同空气或其他气体作相对运动情况下的受力特性、气体的流动规律和伴随发生的物理化学变化。以下是由我整理关于空气动力学基础知识的内容,希望大家喜欢!
空气动力学的分类
通常所说的空气动力学研究内容是飞机,导弹等飞行器在各种飞行条件下流场中气体的速度、温度、压力和密度等参量的变化规律,飞行器所受的升力和阻力等空气动力及其变化规律,气体介质或气体与飞行器之间所发生的物理化学变化以及传热传质规律等。从这个意义上讲,空气动力学可有两种分类法:
1)根据流体运动的速度范围或飞行器的飞行速度,空气动力学可分为低速空气动力学和高速空气动力学。通常大致以400千米/小时(这一数值接近于地面1atm,288.15K下0.3Ma的值)这一速度作为划分的界线。在低速空气动力学中,气体介质可视为不可压缩的,对应的流动称为不可压缩流动。大于这个速度的流动,须考虑气体的压缩性影响和气体热力学特性的变化。这种对应于高速空气动力学的流动称为可压缩流动。
2)根据流动中是否必须考虑气体介质的粘性,空气动力学又可分为理想空气动力学(或理想气体动力学)和粘性空气动力学。
除了上述分类以外,空气动力学中还有一些边缘性的分支学科。例如稀薄气体动力学、高温气体动力学等。
空气动力学的研究内容
在低速空气动力学中,介质密度变化很小,可视为常数,使用的基本理论是无粘二维和三维的位势流、翼型理论、升力线理论、升力面理论和低速边界层理论等;对于亚声速流动,无粘位势流动服从非线性椭圆型偏微分方程,研究这类流动的主要理论和近似 方法 有小扰动线化方法,普朗特-格劳厄脱法则、卡门-钱学森公式和速度图法,在粘性流动方面有可压缩边界层理论;对于超声速流动,无粘流动所服从的方程是非线性双曲型偏微分方程。
在超声速流动中,基本的研究内容是压缩波、膨胀波、激波、普朗特-迈耶尔流动(压缩波与膨胀波的基本关系模型及其函数模型)、锥型流,等等。主要的理论处理方法有超声速小扰动理论、特征线法和高速边界层理论等。跨声速无粘流动可分外流和内流两大部分,流动变化复杂,流动的控制方程为非线性混合型偏微分方程,从理论上求解困难较大。
高超声速流动的主要特点是高马赫数和大能量,这些特点是流动具有一般超音速流动所没有的流体动力特征和物理化学变化。在高超声速流动中,真实气体效应和激波与边界层相互干扰问题变得比较重要。高超声速流动分无粘流动和高超声速粘性流两大方面。
工业空气动力学主要研究在大气边界层中,风同各种结构物和人类活动间的相互作用,以及大气边界层内风的特性、风对建筑物的作用、风引起的质量迁移、风对运输车辆的作用和风能利用,以及低层大气的流动特性和各种颗粒物在大气中的扩散规律,特别是湍流扩散的规律,等等。
空气动力学的研究方法
空气动力学的研究,分理论和实验两个方面。理论和实验研究两者彼此密切结合,相辅相成。理论研究所依据的一般原理有:运动学方面,遵循质量守恒定律;动力学方面,遵循牛顿第二定律;能量转换和传递方面,遵循能量守恒定律;热力学方面,遵循热力学***和第二定律;介质属性方面,遵循相应的气体状态方程和粘性、导热性的变化规律等等。
它力学分支学科
静力学、动力学、流体力学、分析力学、运动学、固体力学、材料力学、复合材料力学、流变学、结构力学、弹性力学、塑性力学、爆炸力学、磁流体力学、空气动力学、理性力学、物理力学、天体力学、生物力学、计算力学
详细介绍下空气动力学
空气动力学是力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。
通常所说的空气动力学研究内容是飞机,导弹等飞行器在各种飞行条件下流场中气体的速度、压力和密度等参量的变化规律,飞行器所受的举力和阻力等空气动力及其变化规律,气体介质或气体与飞行器之间所发生的物理化学变化以及传热传质规律等。从这个意义上讲,空气动力学可有两种分类法:
首先,根据流体运动的速度范围或飞行器的飞行速度,空气动力学可分为低速空气动力学和高速空气动力学。通常大致以400千米/小时这一速度作为划分的界线。在低速空气动力学中,气体介质可视为不可压缩的,对应的流动称为不可压缩流动。大于这个速度的流动,须考虑气体的压缩性影响和气体热力学特性的变化。这种对应于高速空气动力学的流动称为可压缩流动。
其次,根据流动中是否必须考虑气体介质的粘性,空气动力学又可分为理想空气动力学(或理想气体动力学)和粘性空气动力学。
空气动力学的研究,分理论和实验两个方面。理论和实验研究两者彼此密切结合,相辅相成。理论研究所依据的一般原理有:运动学方面,遵循质量守恒定律;动力学方面,遵循牛顿第二定律;能量转换和传递方面,遵循能量守恒定律;热力学方面,遵循热力学***和第二定律;介质属性方面,遵循相应的气体状态方程和粘性、导热性的变化规律,等等。
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