叶片的空气动力学基础

《叶片的空气动力学基础》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、叶片的空气动力学基础在风力机基础知识一节中介绍过叶片的升力与阻力基本知识，本节将进一步介绍相关理论知识。在风力机基础知识一节中己作介绍的不再重复，仅介绍有关内容的提高部分。常用叶片的翼型由于平板叶片攻角略大就易产生气流分离，阻力增大；平板的强度也很低，所以正式的叶片截面都是流线型的，即使有一定厚度阻力也很小。图1是一幅常见翼型的几何参数图，该翼型的中弧线是一条向上弯曲的弧线，称这种翼型为不对称翼型或带弯度翼型，比较典型的带弯度翼型为美国的NACA4412。压力中心中弧线弦线1A/弦长M"弦长图1一翼型的几何参

2、，当弯度等于0时，中弧线与弦线重合，称这种翼型为对称翼型2是一个对称翼型，比较典型的对称翼型为美国的NACA0012。压力中心弦线中弧线I/I/I//图2~对称翼型的几何参数图3是一个性能较好的适合风力机的低阻翼型，是带弯度翼型，在水平轴风力机中应用较多。弦线中弧线图3--带弯度的低阻翼型翼型的升力原理有关翼型的升力原理解释有多种，归纳起来主要依据是基于牛顿定律的气流偏转产生反作用力与基于伯努利原理的气流速度不同产生压差两个原理，我们结合这两个原理对翼型的升力作通俗的解释。带弯度翼型在攻角为0度时的升力与

3、阻力图4是一个带弯度翼型在攻角为0度时的流线图与压强分布图，左是该翼型的流线图，由于翼型上下面不对称，气流在上下面的流动状态也不同。翼型上表面是凸起的，通道截面减小，气流的流速会加快，另一个原因是凸起的表面使翼型后面的气压有所减小，前后的压差使得气流速度加快，特别是翼型上表面前端流速较快型下表面较平，多数气流基本是平稳流过，由于由于上表面前端高速气流产生低压的吸引，翼型前端气流都向上表面流去，造成靠下表面的气流通道加宽，导致靠近下表面的气流速度有所下降。这样流过上表面的气流速度要比下表面快，根据伯努利原理，流

4、速快的地方压力比流速慢的地方压力小，也就是说翼型下方压力大于上方，压力差使翼型获得一个向上的力FI，所以说带弯度翼型在攻角为0度时也会有升力。攻角a为0度的气流动力叶片弦线鹏艽科艺www.pengky.cn攻角a为0度的压强分布图4一翼型在攻角为0度时的流线图与压强分布图4右图是该翼型的压力分布中翼型上部分浅绿色区域内的绿色箭头线是上表面的压力分布，箭头线的长短与方向表示该点的压力值大小与方向，当压力与周围气压相同时值为0,比周围气压低是负值比周围气压高是正值。由于翼型上方压力比周围气压低，是负压，故箭头线指

5、向外方。翼型下部分浅蓝色区域内的蓝色箭头线是下表面的压力分布，由于翼型下表面气体压力比周围气压略高，是正压，故箭头线指向翼型（此时正压太小，为了清楚显示正压区，有所放大）。由于翼型前方正对气流，型前端也受到了一定的压力，是翼型阻力的主要部分。综合来看，翼型上表面的负压产生吸引力，翼型下表面的正压产生压力，两表面的力共同作用在翼型上，这就是翼型产生升力的原两表面力共同作用的合力点称为压力中心，此时的压力中心靠近翼型的中部。注意：一般图中标示翼型的升力矢量与阻力矢量的起点是翼型的气动中心（焦点），如左侧流线图，气

6、动中心是航空学的概念，有兴趣的网友请另找参考资料。带弯度翼型在攻角为12度时的升力与阻力5是该翼型在攻角为12度时的流线图与压强分布图，此时翼型的升力接近最大状态，左图是该翼型的流线图，攻角的加大使得气流在］型上表面绕流加大，中后部气压降低，使得前后压差加大，气流加速。由于上表面前端气流速度增高，前方一些气流被吸向上表面，使翼型下方气流通道加宽，使下方气流速度降低，另外向下方偏转的翼型对气流也会有阻力，该力也会影响气流速度。这样流过上表面的气流速度要比下表面快，翼型下方压力大于上方，压力差对翼型的有一个向上的

7、作用攻角a为12度的压强分布5右图是该翼型的压力分布中翼型上部分浅绿色区域内的力n，就是升力。从牛顿力学看，翼型下表面迫使气流向下方偏转,于是气流会给翼型作用力，该力也是翼型产生升力的原因。攻角a为12度的气流动力图5-翼型在攻角为12度时的流线图与压强分布图绿色箭头线是上表面的压力分布，箭头线的长短与方向表示该点的压力大小与方向，由于翼型上方压力比周围气压低，是负压，故箭头线指向外方。翼型下部分浅蓝色区域内的蓝色箭头线是下表面的压力分布，由于翼型下表面气体压力比周围气压高，是正压，故箭头线指向翼型型上表面的

8、负压产生吸引力，翼型下表面的正压产生压力，两力共同作用在翼型上，作用力为F,其向上的分力n就是升力，升力的主要部分是翼型上表面负压产生的吸引力。作用力F向后的分力Fd为阻力，正常情况下阻力比升力小很多。型上表面气流在翼型后半部由于通道加宽会减速，与下表面的气流在尾部的尖端会合，两股气流在会合处的流速恢复到周围气流速度,型尾部的压力值接近0。带弯度翼型的升力主要产生于翼型前1/3的部分，在接近最大升力