低速翼型的气动特性.ppt

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1、第五章低速翼型的气动特性退出§5.1翼型的几何参数§5.2低速翼型的流动特点及起动涡§5.3库塔—儒可夫斯基后缘条件和环量确定§5.4薄翼型理论§5.5任意翼型位流解法§5.6低速翼型的一般气动特性几何弦长、前缘半径、后缘角；翼面坐标、弯度分布、厚度分布§5.1翼型的几何参数§5.1.1几何弦长§5.1.2翼面无量纲坐标§5.1.3弯度§5.1.4厚度§5.1.5前缘钝度及后缘尖锐度§5.1翼型的几何参数5.1.6常用低速翼型编号法简介1、NACA四位数字翼型，以NACA2412为例第一位数字2——第二位数字4——最末两位数字12——所有NACA四位数字翼型的2、NACA五位数字翼

2、型，例如NACA23012翼型第一位数字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(a)00迎角绕流(b)50迎角绕流§5.2低速翼型的流动特点及起动涡翼型绕流图画(c)150迎角绕流(d)200迎角绕流翼型绕流图画§5.2低速翼型的流动特点及起动涡(a)小迎角无分离(b)厚翼型后缘分离(c)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翼面压力分布§5.2低速翼型的流动特点及起动涡§5.2低速翼型的流动特点及起动涡翼型的升力曲线翼面邻近的闭曲线（L1）上速度环量Γ1，离翼型足够远的闭曲线（L）上速度环

3、量Γ，翼型前缘、后缘点分别为A、B起动涡——起动前的静止状态§5.2低速翼型的流动特点及起动涡翼型前后驻点分别为O、O1起动涡——刚起动的极短时间内，粘性尚未起作用§5.2低速翼型的流动特点及起动涡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B起动涡——起动中，粘性起作用。§5.2低速翼型的流动特点及起动涡后驻点O1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，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——起动过程完结，翼型匀速前进§5.2低速翼型的流动特点及起动涡由于远离翼面处流动不受粘性影响，所以Γ=0若设边界层和尾流中的环量为Γ3，则应有

4、，Γ=Γ1+Γ2+Γ3于是Γ1=-（Γ2+Γ3）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Γ1=-Γ2绕翼型环量的产生§5.2低速翼型的流动特点及起动涡绕翼型无粘位流的升力问题，遵循儒可夫斯基升力定理。根据该定理，直均流流过任意截面形状翼型的升力：Y=ρV∞Γ可见，确定速度环量是关键。小迎角下，翼型绕流的压力分布及升力，与绕翼型的无粘位流的压力分布及升力无本质差别。因此，不计粘性作用，用绕翼型的无粘位流求解翼型压力分布及升力,是合理的近似。§5.3库塔—儒可夫斯基后缘条件和环量确定就无粘位流而言，给定来流流速、迎角和翼型时，下面三种绕流情形都是可

5、能的：(a)后驻点在上翼面，有逆时针后缘绕流；(b)后驻点在下翼面，有顺时针后缘绕流；(c)后驻点在后缘，无后缘绕流。这表明，如无其它物理要求，环量无法确定。§5.3库塔—儒可夫斯基后缘条件和环量确定后驻点在翼面上而不在后缘时，绕尖后缘的流动流速理论上无穷大、压强负无穷，物理上这是不可能的；只有后驻点在后缘，不出现尖后缘绕流，上下翼面流动在后缘平顺汇合流向下游,后缘处流速为有限值，才合乎一般的物理要求。此时,有唯一的速度环量值与之相对应。再者，从翼型实际绕流形成过程来看，粘性的作用消除了后缘绕流，上下翼面流动在后缘平顺汇合流向下游，产生了起动涡，使翼型绕流具有了明确的速度环量。§5

6、.3库塔—儒可夫斯基后缘条件和环量确定确定了无粘位流理论涉及的速度环量的唯一性，这是库塔—儒可夫斯基后缘条件的实质。具体的库塔—儒可夫斯基后缘条件如下：(1)尖后缘翼型后缘角τ>0，后缘点是后驻点，V后上=V后下=0；后缘角τ=0,后缘点处流速为有限值,V后上=V后下；(2)实际小圆弧后缘翼型（见右图）VS上=VS下。简单讲，就是后缘无载荷：p后上=p后下§5.3库塔—儒可夫斯基后缘条件和环量确定翼型低速无粘位流问题，一般可描述如下：(1)§5.4薄翼型理论翼型绕流速度位Φ满足拉普拉斯方程，因此它可分解为直均来流速度位φ∞和翼型存在引起的扰动速度位φ，即于是，扰动速度位也满足拉普拉

7、斯方程：（4）因有（2）（3）—扰动速度位的线性方程§5.4薄翼型理论体轴坐标系翼面上x、y方向的流速分量记为则边界条件为：（5）将代入（5）式得，（6）——翼面边界条件线化近似§5.4薄翼型理论因翼型薄，弯度和迎角小，即视为一阶小量，则为二阶小量；将（6）中的展开成如下级数，（7）其中也是二阶小量。保留一阶小量下，将（7）代入（6）得，,考虑到翼面坐标与厚度、弯度分布的关系，上式可写为，（8）这就是翼面边界条件的线性化近似表达式。——翼面边界条件线化近似（续）§5.