《机翼理论》PPT课件

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1、课堂提问：雁群迁徙时为什么呈”人字形”飞行?1.机翼地几何特性2.库塔－儒可夫斯基定理3.机翼流体动力特性4.有限翼展机翼本章内容：第12章机翼理论1研究目的：借助于机翼原理来产生升力（例如飞机、风筝等）、或推力（例如螺旋桨等），因此机翼理论的研究对船舶工程有重要意义。研究对象：飞机机翼、水翼、船用舵、减摇鳍、扫雷展开器、螺旋桨、风帆、研究船舶操纵性时可将船体的水下部分视为一机翼（短翼）。此外还有透平机械的叶片，电风扇、风机、风车、水泵的叶片，风筝等等都是机翼。机翼理论:流体力学最引人注目的应用课题之一23翼型具有产生的升力与阻力之

2、比（升阻比）尽可能大的体形，整体上是优良流线形，使流体能顺着其表面尽可能无分离地向尖后缘流去。翼型：机翼剖面的基本形状一、翼型（profile)翼型的厚度与翼弦相比小得多，许多实用场合中翼展比翼弦大得多。§12-1机翼的几何特性4展长L5后缘或随边（trailingedge）：翼背:背向来流的一面前缘或导边（leadingedge）:迎流的一端翼面:迎向来流的一面，形状可凸可凹攻角（angleofattack）:来流与弦之间的夹角6工程实际中应用的一些翼型的基本形状：后缘总是尖的（产生环量）圆前缘:减小形状阻力尖前缘:减小压缩性所

3、引起的激波阻力或自由表面所引起的兴波阻力7中线（centerline):翼型内各圆弧中点的连线翼弦（chord):中线两端的连线,常作为翼型基线翼弦b对称翼型：中线与弦线重合厚度t厚度（thicheness)ｔ：翼弦的垂线与翼型上下表面交点之间的最大距离相对厚度：翼厚与弦长之比翼型的几何参数：8拱度ｆ（camber）：中线至翼弦距离的最大值相对拱度：拱度与翼弦之比最大拱度的相对位置：最大拱度位置至前缘的距离：对称翼型相对拱度为零9型值ｙｕ和yl可由如下关系式表示：yｕ,l(x)＝ｙf(x)±ｙｔ(x)中线弧的ｙ方向坐标局部厚度之半翼

4、剖面型值:翼型上下表面的坐标101.NACA翼型由两段抛物线相切点于最高点处组成中线弧，其方程是：１）NACA四位数字翼型（NationalAdvisoricommitteeforAeronautics的简称）（12-2）11例如ＮＡＣＡ２４１２（12-3）其厚度方程为：最大拱度为弦长的百分几即最大厚度是弦长的百分之几即最大拱度位置离前缘为弦长的十分之几，即12２）NACA五位数字翼型NACA23012例如五位数字翼型的厚度分布仍（１２-３）式相对厚度最大拱度的相对位置的百分之半最大拱度为弦长的百分几即13翼面上最低压力点位置尽可能

5、后移，以延长顺压梯度段长度，使其边界层为层流状态，降低翼型总摩阻。３)NACA层流翼型NACA层流翼型系列应用较多例如NACA64-208层流最低压力点位置离前缘0.4的弦长处设计CL＝0.2相对厚度14层流翼型的基本形状及最小压力点位置此外还有前苏联，德国、英国的翼型，我国也曾设计自己翼型，但应用最多的是NACA系列翼型。15机翼的常见平面图形：展长L二、机翼的平面图形16展弦比λ=翼展的平方/翼面积Ｓ对于矩形机翼:（12-6）水翼λ＝５～７船用舵λ＝0.5～1.5λ＜２称小展弦比机翼λ＞３称大展弦比机翼λ＝∞，即为二元机翼17单

6、位翼展上的升力方向：顺来流逆环流转90°包围翼的无限大半径的圆周§12-2库塔-儒可夫斯基定理Γ18静止流场中的机翼加速到Ｖｏ的过程中，环量产生的机理。启动前流体周线上＝0，且始终为零。包围机翼并伸向充分远的封闭流体周线突然启动，速度很快达Vo，此时流动处处无旋,绕翼型＝0二、机翼绕流环量形成的物理过程19T流体绕过后缘尖点流向翼背，尖点T附近流速大，压力很低，Ｂ处速度为零，压力很高，驻点B在翼背而不在后缘上Ｔ流向Ｂ遇很大逆压梯度，使边界层发生分离，形成反时针旋涡，即启动涡。起动涡流向下游，由汤姆逊定理知必产生一等值反向的涡（附

7、着涡）。20由于附着的作用，Ｂ向T移动，在达T点之前，不断启动涡流向下游，Γ也不断增大，B不断向T点推移，直至T点为止。机翼以Ｖｏ继续，后缘不再有涡脱落，Γ也不再变化，Γ只与翼面的几何形状及Ｖｏ的大小与方向有关。最终，翼型上、下两股流体将在后缘汇合。21翼剖面上、下两股流体将在翼剖面的后缘处汇合，流动图案如下：流线较密，速度大。流线稀，压力大。22机翼一部分是由流过上表面的空气把它吸起来的，且上表面产生的负压对全部升力的贡献大于下表面的贡献。压力系数分布曲线吸力压力23在流体力学中，通常测出不同攻角下的升力Ｌ、阻力D、对前缘的俯

8、仰力矩Ｍ，并整理成无量纲数：升力系数：阻力系数：力矩系数：§12-4机翼的流体动力特性24若再αＣＬ突伴随CD突称为“失速”到临界攻角αｃｒ，升力系数达最大值ＣLmax攻角α升力系数ＣＬ线性一、升力系数25失速产生的原因