翼型气动特性.pptx
《翼型气动特性.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《翼型气动特性.pptx(67页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、空气动力学第五章低速翼型的气动特性退出第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 引引 言言机翼一般都有对称面。平行于机翼的对称面截得的机翼截面,称为翼剖面,通常也称为翼型。翼型的几何形状是机翼的基本几何特性之一。翼型的气动特性,直接影响到机翼及整个飞行器的气动特性,在空气动力学理论和飞行器设计中具有重要的地位。第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 引引 言言按其几何形状,翼型分为两大类:一类是圆头尖尾的,用于低速、亚音速和跨音速飞行的飞机机翼,以及低超音速飞行的超音速飞机机翼;另一类是尖头尖尾的,用于较高超音速飞行的超音速飞机机翼和导弹的弹翼。本章中,围绕低速翼型的气动
2、特性,主要介绍,翼型的几何参数及翼型的绕流图画,求解翼型气动特性的位流理论和实用翼型的一般气动特性等主要内容。第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.1 翼型的几何参数翼型的几何参数5.2 翼型空气动力系数翼型空气动力系数5.3 低速翼型的流动特点及起动涡低速翼型的流动特点及起动涡5.4 库塔库塔儒可夫斯基后缘条件和儒可夫斯基后缘条件和 环量确定环量确定5.5 薄翼型理论薄翼型理论5.6 任意翼型位流解法任意翼型位流解法5.7 低速翼型的一般气动特性低速翼型的一般气动特性第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.1 翼型的几何参数翼型的几何参数 5.1.1 几何弦
3、长几何弦长 翼型的尖尾点,称为翼型的后缘。在翼型轮廓线上的诸多点中,有一点与后缘的距离最大,该点称为翼型的前缘。连接前缘和后缘的直线,称为翼型的弦线,其长称为几何弦长,简称弦长,用b表示。弦长是翼型的特征尺寸,见图5.2。图5.2 翼型的体轴系和几何参数第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.1.2 翼面无量纲坐标翼面无量纲坐标 5.1 翼型的几何参数翼型的几何参数图5.2 翼型的体轴系和几何参数坐标原点位于前缘,x轴沿弦线向后,y轴向上,即取体轴坐标系,见图5.2。该坐标系中,翼型上表面和下表面的无量纲坐标为:第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.1.3 弯
4、度弯度 5.1 翼型的几何参数翼型的几何参数翼型上下表面平行于y轴的连线的中点连成的曲线,称为翼型的中弧线,用来描述翼型的弯曲特征。中弧线的无量纲坐标 称为弯度分布函数,其最大值称为相对弯度 ,所在弦向位置记为 ,即:第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.1.4 厚度厚度 5.1 翼型的几何参数翼型的几何参数翼面到中弧线的y方向无量纲距离,称为厚度分布函数 ,其最大值的两倍称为相对厚度 ,所在弦向位置记为 ,即:的翼型,一般称为薄翼型。第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 翼弦与最大厚度 厚弦比不同的翼型 最大厚度位置 中弧线与最大弧高 第五章第五章 低速翼型的
5、气动特性低速翼型的气动特性 5.1.5 前缘钝度及后缘尖锐度前缘钝度及后缘尖锐度 5.1 翼型的几何参数翼型的几何参数对圆头翼型,用前缘的内切圆半径 表示前缘钝度,该内切圆的圆心在中弧线前缘点的切线上,圆的半径 称为前缘半径,其相对值定义为:后缘处上下翼面切线的夹角,称为后缘角,表示后缘的尖锐度。第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.1.6常用低速翼型编号法简介常用低速翼型编号法简介 1、NACA四位数字翼型,以NACA 2412为例第一位数字2 相对弯度 第二位数字4最末两位数字12 相对厚度所有NACA四位数字翼型的2、NACA五位数字翼型,例如NACA 23012翼型第
6、一位数字2第二位数字3第三位数字表示后段中弧线的类型:0直线,1反弯曲线;5.1 翼型的几何参数翼型的几何参数第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.2 5.2 翼型空气动力系数翼型空气动力系数 5.2.1 翼型的迎角和空气动力翼型的迎角和空气动力 5.2.2 翼型的空气动力系数翼型的空气动力系数 5.2.3 压力中心压力中心 物体所受的气动力和力矩都是由物体表面物体所受的气动力和力矩都是由物体表面的压强分布的压强分布P P和剪切应力和剪切应力分布引起的。分布引起的。第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.2.1 翼型的迎角和空气动力翼型的迎角和空气动力 迎角迎
7、角 在翼型平面上,来流和翼弦间的夹角。在翼型平面上,来流和翼弦间的夹角。对弦线而言,来流上偏时对弦线而言,来流上偏时迎角迎角为正,为正,来流下偏时来流下偏时迎角迎角为负。为负。第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 翼剖面 各种翼型 第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.2.1 翼型的迎角和空气动力翼型的迎角和空气动力 翼型的气动力翼型的气动力 气流绕翼型的流动是二维平面流动,翼型上的气流绕翼型的流动是二维平面流动,翼型上的气动力应视为无限翼展机翼在展向截取单位长气动力应视为无限翼展机翼在展向截取单位长翼段上所产
8、生的气动力。翼段上所产生的气动力。单位展长翼段 第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.2.1 翼型的迎角和空气动力翼型的迎角和空气动力 翼型的气动力翼型的气动力:翼型表面上每个点都作用有压强和摩擦应力,翼型表面上每个点都作用有压强和摩擦应力,它们产生一个合力它们产生一个合力R R,将,将R R分解为垂直于来流和分解为垂直于来流和平行于来流方向的两个分量,并定义平行于来流方向的两个分量,并定义:也可以将分解为垂直于弦线和平行于弦线方向也可以将分解为垂直于弦线和平行于弦线方向的两个分量,并定义的两个分量,并定义 :第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 存在如下数学关
9、系:第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.2.2 翼型的空气动力系数翼型的空气动力系数 定义自由来流的动压为定义自由来流的动压为 :升力系数升力系数 阻力系数阻力系数力矩系数力矩系数第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.2.2 翼型的空气动力系数翼型的空气动力系数 引入两个即将用到的无量纲参数:压强系数:摩擦应力系数:等压线等压线第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.2.3 压力中心压力中心 这个问题的答案就是:合力作用在某个这个问题的答案就是:合力作用在某个具体的位置上,使得合力产生与分布载具体的位置上,使得合力产生与分布载荷同等的作用。
10、荷同等的作用。现在我们知道,法向力和轴向力都是由于现在我们知道,法向力和轴向力都是由于分布的压强和剪切应力载荷引起的。同时分布的压强和剪切应力载荷引起的。同时这些分布载荷还产生了一个对前缘点的力这些分布载荷还产生了一个对前缘点的力矩。矩。问题:如果物体上受到的气动力要用一个问题:如果物体上受到的气动力要用一个合力或者其分量和来表示,那么这些力应合力或者其分量和来表示,那么这些力应该作用在物体的什么位置呢?该作用在物体的什么位置呢?第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.2.3 压力中心压力中心 当合力作用在这个点上,合力产生与分布当合力作用在这个点上,合力产生与分布载荷相同的效
11、果。如果对压力中心取力矩,载荷相同的效果。如果对压力中心取力矩,那么分布载荷产生的力矩在整个翼型表面那么分布载荷产生的力矩在整个翼型表面的积分等于零。的积分等于零。单位展长翼段对单位展长翼段对前缘点的力矩前缘点的力矩:第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.2.3 压力中心压力中心 定义:压力中心就是使分布在翼型表面定义:压力中心就是使分布在翼型表面的气动载荷(压强和剪切应力)的总力的气动载荷(压强和剪切应力)的总力矩为零的点。矩为零的点。第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 (a)00迎角绕迎角绕流流(b)50迎角绕流迎角绕流5.3低速翼型的流动特点及起动涡低速
12、翼型的流动特点及起动涡翼型绕流图画第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 (c)150迎角绕流迎角绕流(d)200迎角绕流迎角绕流翼型绕流图画5.3低速翼型的流动特点及起动涡低速翼型的流动特点及起动涡第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 (a)小迎角无分离小迎角无分离 (b)厚翼型后缘分离厚翼型后缘分离 (c)薄翼型前缘分离薄翼型前缘分离小迎角无分离时,粘性作用对翼面压力分布没有本质改变小迎角无分离时,粘性作用对翼面压力分布没有本质改变翼面压力分布5.3低速翼型的流动特点及起动涡低速翼型的流动特点及起动涡第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.3低速翼
13、型的流动特点及起动涡低速翼型的流动特点及起动涡翼翼型型的的升升力力曲曲线线 第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 5.3低速翼型的流动特点及起动涡低速翼型的流动特点及起动涡起动涡的概念:起动涡的概念:以上给出的,是翼型已处于运动速度恒定和迎角不变的条件下低速翼型的绕流图画。然而,翼型是由静止加速才达到速度恒定的运动状态的。翼型由静止加速到恒定运动状态的过程,称为起动过程。在起动过程中,由于流体粘性的作用和后缘有相当大的锐度,会有旋涡从后缘脱落,这种旋涡被称为起动涡;同时,产生绕翼型的速度环量。第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 翼面邻近的闭曲线(翼面邻近的闭曲线(
14、L L1 1)上速度环量上速度环量1 1,离翼型足够远的闭曲线(离翼型足够远的闭曲线(L L)上速度环量上速度环量,翼型前缘、后缘点分别为翼型前缘、后缘点分别为A、B起动涡起动涡起动前的静止状态起动前的静止状态5.3低速翼型的流动特点及起动涡低速翼型的流动特点及起动涡第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 翼型前后驻点分别为翼型前后驻点分别为O O、O O1 1起动涡起动涡刚起动的极短时间内,刚起动的极短时间内,粘性尚未起作用粘性尚未起作用流动是无粘无旋的,与静止时一流动是无粘无旋的,与静止时一样,绕翼型的速度环量仍为零;样,绕翼型的速度环量仍为零;此时,后驻点不在后缘处,而在此时
15、,后驻点不在后缘处,而在翼面上,例如在上翼面的翼面上,例如在上翼面的O1点处点处 5.3低速翼型的流动特点及起动涡低速翼型的流动特点及起动涡第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 后缘绕流在上翼面出现分离,产生逆时针旋涡,后驻点后缘绕流在上翼面出现分离,产生逆时针旋涡,后驻点O1移向后缘点移向后缘点B起动涡起动涡起动中,粘性起作用。起动中,粘性起作用。5.3低速翼型的流动特点及起动涡低速翼型的流动特点及起动涡由于后缘较尖,后缘处绕流流速非常大、压强非常低,流体由下翼面绕过后缘并沿上翼面流向后驻点O1时,遇到非常强的逆压梯度作用。某一时间间隔后,粘性发挥作用,沿上翼面从后缘流向后驻点
16、O1的流动出现分离,产生逆时针的旋涡,从前缘流向后驻点O1的流动将后驻点O1和旋涡向后缘推移。第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 后驻点后驻点O1移至后缘点移至后缘点B时,后缘绕流分离形成的涡脱离翼面流向下游,时,后缘绕流分离形成的涡脱离翼面流向下游,形成起动涡,后缘处上下翼面流动平顺汇合流向下游。形成起动涡,后缘处上下翼面流动平顺汇合流向下游。起动涡起动涡起动过程完结,起动过程完结,翼型匀速前进翼型匀速前进5.3低速翼型的流动特点及起动涡低速翼型的流动特点及起动涡第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 由于远离翼面处流动不受粘性影响,所以由于远离翼面处流动不受粘性
17、影响,所以=0 若设边界层和尾流中的环量为若设边界层和尾流中的环量为3,则应有则应有=1+2+3 于是于是1 =-(2+3)此时,如不计粘性影响,绕翼型的速度环量与此时,如不计粘性影响,绕翼型的速度环量与起动涡的速度环量大小相等、方向相反,即起动涡的速度环量大小相等、方向相反,即1 =-2 绕翼型环量的产生绕翼型环量的产生5.3低速翼型的流动特点及起动涡低速翼型的流动特点及起动涡第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 绕翼型无粘位流的升力问题,遵循儒可夫斯基升力定绕翼型无粘位流的升力问题,遵循儒可夫斯基升力定理。理。根据该定理,直均流流过任意截面形状翼型的升力:根据该定理,直均流流
18、过任意截面形状翼型的升力:Y=V 可见,确定速度环量是关键。可见,确定速度环量是关键。小小迎迎角角下下,翼翼型型绕绕流流的的压压力力分分布布及及升升力力,与与绕绕翼翼型型的的 无无粘粘位位流流的的压压力力分分布布及及升升力力无无本本质质差差别别。因因此此,不不计计粘粘性性作用,用绕翼型的无粘位流求解翼型压力分布及升力作用,用绕翼型的无粘位流求解翼型压力分布及升力,是是合理的近似。合理的近似。5.4 库塔库塔儒可夫斯基后缘条件和环量确定儒可夫斯基后缘条件和环量确定第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 在第三章中,给出了定常、无粘、不可压流绕圆柱的流动。值得注意的是,绕圆在第三章中,
19、给出了定常、无粘、不可压流绕圆柱的流动。值得注意的是,绕圆柱的速度环量是任意给定的;不过,这个例子给出重要的一点:绕圆柱的速度环柱的速度环量是任意给定的;不过,这个例子给出重要的一点:绕圆柱的速度环量值不同,圆柱面上驻点的位置就不同,两者一一对应;换言之,若指定驻点在量值不同,圆柱面上驻点的位置就不同,两者一一对应;换言之,若指定驻点在圆柱上的位置,就只有唯一的速度环量值与之相对应。圆柱上的位置,就只有唯一的速度环量值与之相对应。在绕翼型无粘位流中,也有这种情况:对于形状一定的翼型而言,在给定来流密在绕翼型无粘位流中,也有这种情况:对于形状一定的翼型而言,在给定来流密度、速度及迎角条件下,绕翼
20、型的速度环量可以有多个值,均满足翼型表面为流度、速度及迎角条件下,绕翼型的速度环量可以有多个值,均满足翼型表面为流线的边界条件,但环量值不同,后驻点在翼面上的位置不同。线的边界条件,但环量值不同,后驻点在翼面上的位置不同。5.4 库塔库塔儒可夫斯基后缘条件和环量确定儒可夫斯基后缘条件和环量确定第五章第五章 低速翼型的气动特性低速翼型的气动特性 就无粘位流而言,给定来流流速、迎角和翼型时,下面就无粘位流而言,给定来流流速、迎角和翼型时,下面三种绕流情形都是可能的:三种绕流情形都是可能的:(a)后驻点在上翼面,有逆时针后缘绕流;后驻点在上翼面,有逆时针后缘绕流;(b)后驻点在下翼面,有顺时针后缘绕
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 气动 特性
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【天****】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【天****】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。