1、空气动力学原理气流绕过物体的流动1.势函数的性质1）等势面与流线垂直 将流场中速度势相等的点连接起来，形成一个空间曲面，称为等势面。在平面流中，称为等势线。在等势面上 2）速度势在任何一个方向上的偏导数，等于速度在该方向上的投影 根据数学上方向导数的概念，速度势在任意方向l上的方向导数为 3）在势流场中，沿任意封闭曲线的速度环量为零。2.流函数 1）流函数的等值线与流线重合 3.平行流 就是流体质点以相同的速度相互平行地作等速直线运动。存在速度势 当常数时，x常数，所以等势线是xc的一族与y轴平行的直线。存在流函数平行流的等势线和流线图 流体从平面上一点均匀地向四周流出，一直流向无穷远处，这样
2、的流动称为平面点源。流体流出的点称为源点，单位时间内流出的体积流量称为源强，用qv表示。速度 势函数 4.偶极子 一对等强度的点源和点汇距离为零时，称偶极子 5.平行流绕圆柱体无环流流动 阻力定义 粘性阻力 物体前后压力dydu 圆柱表面的压强分布2、翼型受力、翼型受力分析分析 环流的存在环流的存在导致了叶片的导致了叶片的工作。工作。F F翼叶上受的气动力，与翼弦翼叶上受的气动力，与翼弦ABAB垂直；垂直；F FL L作用在风轮旋转平面上升力；作用在风轮旋转平面上升力；F FD D作用在垂直风轮旋转平面上阻力。作用在垂直风轮旋转平面上阻力。升力与阻力升力与阻力(D为阻力，为阻力，L为升力为升力
3、)平板与气流方向垂直时的情况，此时平板受到的阻力最大，升力为零 当平板静止时，阻力虽大但并未对平板做功；当平板在阻力作用下运动，气流才对平板做功；如果平板运动速度方向与气流相同，气流相对平板速度为零，则阻力为零，气流也没有对平板做功。一般说来受阻力运动的平板当速度是气流速度的20%至50%时能获得较大的功率。当平板与气流方向平行时，平板受到的作用力为零（阻力与升力都为零）当平板与气流方向有夹角时，在平板的向风面会受到气流的压力，在平板的下风面会形成低压区，平板两面的压差就产生了侧向作用力F，该力可分解为阻力D与升力L。当夹角较小时，平板受到的阻力D较小；此时平板受到的作用力主要是升力L。截面为
4、流线型的翼片阻力很小，即使与气流方向平行也会有升力，因为翼片上方气流速度比下方快，跟据流体力学的伯努利原理，上方气体压强比下方小，翼片就受到向上的升力作用。当翼片与气流方向有夹角（该角称攻角）时，升力会增大，阻力也会增大，平衡这一利弊，一般说来攻角为8至15度较好。超过15度后翼片上方气流会发生分离，产生涡流，升力会迅速下降，阻力会急剧上升。vCFALL221212rFC AvvCFADD221气流作用力阻 力升 力vFCALL221vFCADD221升力系数阻力系数总的空气动力系数 vCAFr221222yxFFFCCCDLr222 对于同一种翼型（截面形状），其升力系数和阻力系数的比值，被
5、称为升阻比（k）：DLCCk 压力中心压力中心 正常工作的翼片受到下方的气流压力与上方气流的吸力，这些力可用一个合力来表示，该力与弦线（翼片前缘与后缘的连线）的交点即为翼片的压力中心。对于普通薄翼型，在攻角在5至15度时，压力中心约在翼片前缘开始的1/4的位置。LAMvCM221翼的俯仰力矩翼的俯仰力矩翼的俯仰力矩系数翼的俯仰力矩系数LAMvCM221L-翼的弦长翼的弦长(苏绍禹苏绍禹)相对风速相对风速 下图是一个风力机的叶片截面，当叶片运动时，叶片感受到的风速称为相对风速w，它是叶片的线速度（矢量）u与风进叶轮前的速度（矢量）v的合成矢量 w=u+v 叶片翼型的空气动力学基础1、叶片翼型几何参数：（1）翼的前缘；（2）翼的后缘；（3）翼弦；（4）翼的上表面（5）翼的下表面 （6）翼的最大厚度h（7）叶片安装角（8）迎角（攻角）（9）入流角入流角
