第五章 低速翼型的气动特性演示课件.ppt

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 5.4.2 环量的产生和后缘条件的关系 精选编制 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。 5.4.2 环量的产生和后缘条件的关系 精选编制 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 5.4.2 环量的产生和后缘条件的关系 精选编制 精选编制 由上述讨论可得出： （1）流体粘性和翼型的尖后缘是产生起动涡的物理原因。绕翼型的速度环量始终与起动涡环量大小相等、方向相反。 （2）对于一定形状的翼型，只要给定绕流速度和迎角，就有一个固定的速度环量与之对应，确定的条件是库塔条件。 （3）如果速度和迎角发生变化，将重新调整速度环量，以保证气流绕过翼型时从后缘平滑汇合流出。 （4）代表绕翼型环量的旋涡，始终附着在翼型上，称为附着涡。根据升力环量定律，直匀流加上一定强度的附着涡所产生的升力，与直匀流中一个有环量的翼型绕流完全一样。 精选编制 5.5 薄翼型理论 理想不可压流体流过一个翼型，如果迎角不大,翼型的厚度和弯度也很小，流场是小扰动位流场，所以翼面上的边界条件以及压强系数可以线化，厚度、弯度和迎角的影响可以分开考虑。 翼型的这种位流解法在空气动力学上称为薄翼型理论。 精选编制 5.5.1 扰动速度位的线化方程 采用体坐标轴Oxy，原点位于前缘点，x轴沿翼弦向后，y轴向上。 翼型低速无粘位流问题，一般可描述如下： 精选编制 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斯方程： 因有 （2） 5.5.1 扰动速度位的线化方程 精选编制 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： 将 根据物面应是流线的边界条件，有 （6） 5.5.1 扰动速度位的线化方程 因翼型薄，弯度和迎角小，即 视为一阶小量，则 为二阶小量 ； 因此 （5-12） （5-11） 精选编制 将（5-12）中的 展开成如下级数， 其中 也是二阶小量。保留一阶小量下， , 考虑到翼面坐标与厚度、弯度分布的关系，上式可写为， （5-15） ——翼面边界条件线化近似 5.5.1 扰动速度位的线化方程 因此在薄翼型前提下，翼面上y方向的扰动速度可近似用弦线上的值代替。 这就是翼面边界条件的线性化近似表达式。式（5-15）表示，在小扰动条件下 可近似表示为弯度、厚度和迎角三部分的线性和。 精选编制 ———————————————————————————————————————————————————————————————— + + 迎角问题 弯板问题 厚度问题 _____________________________________________________________________________________________________________________________ 后缘条件 后缘条件 后缘条件 ——扰动速度位的线性叠加 5.5.1 扰动速度位的线化方程 精选编制 ——扰动速度位的线性叠加 5.5.1 扰动速度位的线化方程 厚度问题因流动上下对称，不能产生升力和力矩。弯度和迎角问题则流动上下不对称，压差作用产生升力和力矩。弯度和迎角问题可合在一起处理，称为迎角—弯度问题。 精选编制 根据伯努利方程，流场中任一点的压强系数为 若只保留一阶小量，则有结果， 对翼面上的压强系数进一步近似，则有 ——压强系数的线化近似 5.5.1 扰动速度位的线化方程 精选编制 在中弧线布涡模拟升力问题 5.5.2 迎角弯度问题（升力问题） 对于薄翼型问题，气动特性只依赖于中弧线与迎角的作用。升力的产生从本质上来源于绕中弧线有环量，可以使用一个变强度的涡面来代替中弧线，并在物面上满足边界条件 因为翼型的弯度一般很小，中弧线和弦线差别不大，因而在中弧线上布涡可近似用弦线上布涡来代替。 精选编制 5.5.2 迎角弯板问题（升力问题） 在一级近似条件下求解迎角—弯度问题，或者说求薄翼型的升力和力矩问题，归结为在满足下列条件下求解沿弦线连续分布的涡强γ(s) （1）无穷远处的边界条件 （2）物面边界条件 （3）库塔—儒可夫斯基后缘条件 因涡面在无穷远处的扰动速度为零，所以无穷远边界条件自动满足，求解时只需考虑物面边界条件和后缘条件即可 精选编制 （1）在升力系数随迎角的变化曲线中，在迎角较小时是一条直线，这条直线的斜率称为升力线斜率，记为 这个斜率