低速机翼绕流与气动模型.pdf

空国家级精品课

气动力学基础

(FundamentalsofAerodynamics)

北京航空航天大学陆士嘉实验室

第3讲

低速机翼绕流与气动模型

12

大展弦比气动

直机翼绕流升力模型

现象

一

大展弦比直机翼绕流现象

在一大展弦比直机翼的后缘上，

沿其展向均匀地贴上一排丝线，

在丝线的末端系着小棉花球，然

后将机翼置于低速风洞中。

当迎角很小时，则可看到翼尖的

两棉花球稍有方向相反的旋转。

一

大展弦比直机翼绕流现象

若迎角增大，则翼尖的棉花球旋转

速度加快，而且靠里端的棉花球也

和翼尖的棉花球一样地旋转起来，

但速度较慢。

迎角不变，若系棉花球的丝线

加长，则只有翼尖的棉花球旋转。

一

大展弦比直机翼绕流现象

这些现象说明了紧接机翼后面近似地与机翼处于同一平

面中的气流作旋转运动，而稍远以后即只有翼尖后面的气流

作旋转运动。

一

大展弦比直机翼绕流现象

发生上述现象的原因是，气流以正迎角绕机翼流动时，机

翼产生向上的升力，下翼面的压强必定大于上翼面的压强，下

翼面的高压气流有向上翼面流动的倾向。

一

大展弦比直机翼绕流现象

对于λ=∞的无限翼展机翼，由于无翼端存在，上下翼面的

压差不会引起展向的流动，展向任一剖面均保持二维翼型

的特性。

对于有限翼展机翼，由于翼端的存在，在正升力时机翼下

表面压强较高的气流将从机翼翼尖翻向上翼面，使得上翼

面的流线向对称面偏斜，下翼面的流线向翼尖偏斜，而且

这种偏斜从机翼的对称面到翼尖逐渐增大。如图所示。

一

大展弦比直机翼绕流现象

一

大展弦比直机翼绕流现象

由于上下翼面气流流线的偏斜，上下翼面气流在机翼后缘会合时尽

管压强一样，但展向分速是相反的，所以在后缘处要拖出轴线几乎

与来流方向平行的旋涡组成的涡面，这涡面称为自由涡面。

一

大展弦比直机翼绕流现象

因为气流的偏斜从机翼对称面到翼尖是逐渐增大，

所以自由涡面在两翼尖处的旋涡强度也较大，这也就是

上面看到的在两翼尖的棉花球旋转速度比其他棉花球来

得快的原因。

一

大展弦比直机翼绕流现象

由于旋涡的相互诱导作用，在离开后缘较远的地方（大约1倍展长）自

由涡面将卷成两条方向相反的自由涡，自由涡的轴线大约和来流的方

向平行，如下图所示，所以上述观察实验中，如丝线较长时，只有翼

尖的棉花球落在涡索之中才发生旋转，而其他棉花球不会旋转。

一

大展弦比直机翼绕流现象

机翼绕流与尾涡（7522进行实验）

一

大展弦比直机翼绕流现象

翼梢涡的显示

一

大展弦比直机翼绕流现象

upwashupwash

downwash

一

大展弦比直机翼绕流现象