材料工程基础——读书报告.doc

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1、材料工程基础——读书报告基于专业的局限，可能对于流体力学的认识有些肤浅，以下是我对流体力学的理解和实例的分析。流体力学主要研究在各种力的作用下，流体本身的状态，以及流体和固体壁面、流体和流体间、流体与其他运动形态乞间的相互作用的力学分支。流体力学是力学的一个分支。流体力学屮研究得最多的流体是水和空气。它的主要基础是牛顿运动定律和质量守恒定律，常常还要用到热力学知识，有吋还用到宏观电动力学的基本定律、本构方程和物理学、化学的基础知识。除水和空气以外，流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油、含泥沙的江水、血液、超

2、高床作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子休等等。气象、水利的研究，船舶、飞行器、叶轮机械和核电站的设计及其运行，可燃气体或炸药的爆炸，以及天体物理的若干问题等等，都广泛地用到流体力学知识。许多现代科学技术所关心的问题既受流体力学的指导，同时也促进了它不断地发展。1950年后，电子计算机的发展又给予流体力学以极大的推动。流体力学是在人类同自然界作斗争和在生产实践屮逐步发展起来的。古吋屮国有大禹治水疏通江河的传说；秦朝李冰父子带领劳动人民修建的都江堰，至今还在发挥着作用；大约与此同吋，古罗马人建成了大规模

3、的供水管道系统等等。20世纪初，飞机的出现极大地促进了空气动力学的发展。航空事业的发展，期望能够揭示飞行器周围的压力分布、飞行器的受力状况和阻力等问题，这就促进了流体力学在实验和理论分析方面的发展。20世纪初，以儒科夫斯基、恰普雷金、普朗克等为代表的科学家，开创了以无粘不可压缩流体位势流理论为基础的机翼理论，阐明了机翼怎样会受到举力，从而空气能把很重的飞机托丄天空。机翼理论的正确性，使人们重新认识无粘流体的理论，肯定了它指导工程设计的重大意义。今天我要谈的就是流体力学在飞机上的应用。机翼理论和边界层理论的建立和发展是流体力

4、学的一次重人进展，它使无粘流体理论同粘性流体的边界层理论很好地结合起来。随着汽轮机的完善和飞机飞行速度提高到每秒50米以上，乂迅速扩展了从19世纪就开始的，对空气密度变化效应的实验和理论研究，为高速飞行提供了理论指导。机翼在使飞机升空飞行屮的重要作用。飞机在飞行过程小受到四种作用力：升力…■由机翼产生的向上作用力。重力…■与升力相反的向下作用力，由飞机及其运载的人员、货物、设备的重量产生。推力…■由发动机产生的向前作用力。阻力■…由空气阻力产生的向后作用力，能使飞机减速。由此可见，机翼的主要功用就是产生升力，以支持飞机在空

5、中飞行。它为什么能产生升力呢？首先要从飞机机翼具有独特的剖面说起，前面名词解释已提到，机翼横断面（横向剖而）的形状称为翼型，机翼剖面的集合特性与机翼的空气动力有密切的关系。从侧面看，机翼顶部弯曲，而底部和对较平。机翼在空气屮穿过将气流分隔开来。一部分空气从机翼上方流过，另一部分从下方流过。机翼产生升力的原因：空气的流动在口常生活屮是看不见的，但低速气流的流动却与水流有较大的相似性。H常的生活经验告诉我们，当水流以一个相对稳定的流量流过河床时，在河面较宽的地方流速慢，在河面较窄的地方流速快。流过机翼的气流与河床屮的流水类似，

6、由于机翼一-般是不对称的，上表面比较凸，而下表面比较平，流过机翼上表面的气流就类似于较窄地方的流水，流速较快，而流过机翼下表面的气流正好相反，类似于较宽地方的流水，流速较上表面的气流慢。根据流体力学的基本原理，流动慢的大气压强较大，血流动快的大气压强较小，这样机翼下表面的床强就比上表面的压强高，换一句话说，就是大气施加与机翼下表面的压力（方向向上）比施加于机翼上表面的压力（方向向下）大，二者的压力差便形成了飞机的升力。简单來说，飞机向前飞行得越快，机翼产生的气动升力也就越大。当升力大于重力时，飞机就可以向上爬升；当升力小于

7、重力时，飞机就可以降低高度。为飞机的机翼为对称形状，气流沿着机翼对称轴流动吋，由于机翼两个表面的形状-样，因而气流速度一-样，所产生的压力也一样，此吋机翼不产生升力。但是为对称机翼以一定的倾斜角（称为攻角或迎角）在空气屮运动吋，就会出现与非对称机翼类似的流动现象，使得上下表面的压力不一致，从而也会产生升力。机翼升力的产生主要靠上表面吸力的作用，而不是靠下表面正压力的作用，-•般机翼上表面形成的吸力占总升力的60-80%左右，下表面的正压形成的升力只占总升力的20-40%左右。飞机飞行在空气屮会有各种阻力，阻力是与飞机运动方

8、向相反的空气动力，它阻碍飞机的前进，这里我们也需要对它有所了解。按阻力产生的原因可分为摩擦阻力、压差阻力、诱导阻力和干扰阻力。1•摩擦阻力——空气的物理特性之一就是粘性。肖空气流过飞机表面时，由于粘性，空气同飞机表面发生摩擦，产牛一个阻止飞机前进的力，这个力就是摩擦阻力。摩擦阻力的人小，决定于空气的粘性