空气动力学部分知识要点

空气动力学及飞行原理课程

空气动力学部分知识要点

一、流体属性与静动力学基础

1、流体与固体在力学特性上最本质得区别在于:二者承受剪应力

与产生剪切变形能力上得不同。

2、静止流体在剪应力作用下（不论所加剪切应力τ多么小，只要

不等于零)将产生持续不断得变形运动（流动），换句话说,静止流体不能承受剪切应力，将这种特性称为流体得易流性。

3、流体受压时其体积发生改变得性质称为流体得压缩性,而抵抗

压缩变形得能力与特性称为弹性。

4、当马赫数小于0、３时,气体得压缩性影响可以忽略不计。

5、流层间阻碍流体相对错动(变形)趋势得能力称为流体得粘性，

相对错动流层间得一对摩擦力即粘性剪切力。

6、流体得剪切变形就是指流体质点之间出现相对运动(例如流体

层间得相对运动)流体得粘性就是指流体抵抗剪切变形或质点之间得相对运动得能力.流体得粘性力就是抵抗流体质点之间相对运动(例如流体层间得相对运动)得剪应力或摩擦力。在静止状态下流体不能承受剪力；但就是在运动状态下，流体可以承受剪力,剪切力大小与流体变形速度梯度有关，而且与流体种

类有关

7、按照作用力得性质与作用方式,可分为彻体力与表面力（面力)

两类。例如重力,惯性力与磁流体具有得电磁力等都属于彻体

力，彻体力也称为体积力或质量力.

8、表面力：相邻流体或物体作用于所研究流体团块外表面，大小

与流体团块表面积成正比得接触力.由于按面积分布，故用接触

应力表示,并可将其分解为法向应力与切向应力:

9、理想与静止流体中得法向应力称为压强，其指向沿着表面得内

法线方向,压强得量纲就是［力］/［长度]２

10、标准大气规定在海平面上,大气温度为15℃或T0= ２８

8、１5K，压强ｐ０=76０毫米汞柱=1013２5牛/米2，

密度ρ0 = １、２2５千克/米3

11、从基准面到11 km 得高空称为对流层，在对流层内大气密度与

温度随高度有明显变化，温度随高度增加而下降，高度每增加

1km,温度下降6、5 Ｋ.从11ｋｍ到2１kｍ得高空大气温

度基本不变，称为同温层或平流层,在同温层内温度保持为２

１6、5K。普通飞机主要在对流层与平流层里活动.

12、散度、旋度、有旋流、无旋流。

13、描述流体运动得方程.低速不可压缩理想流体：连续方程+动量

方程（欧拉方程);低速不可压缩粘性流体：连续方程+动量方程

(N－S方程）；高速可压缩理想流体:连续方程＋动量方程(欧拉方程)+能量方程＋状态方程。

14、连续方程就是质量守恒定律在流体力学中具体表达形式.由于

连续方程仅就是运动得行为,与受力无关，因此既适用于理想流体也适用于粘性流体。

15、定常流就是指在流场中任一固定点得所有流体属性（如流速、

压力、密度等)都与时间无关得流动,在定常流情况下,所有参数对时间得导数都等于０。非定常流就是指流场任一固定点得一个或多个速度分量或其她流体属性随时间发生变化得流动。

注：流动类型:定常流/非定常流,可压缩流动/不可压缩流动，无粘流动/粘性流动，有旋流动／无旋流动。

16、环量得定义:在流场中任取一条封闭曲线，速度沿该封闭曲线得

线积分称为该封闭曲线得速度环量。速度环量得符号不仅决定于流场得速度方向,而且与封闭曲线得绕行方向有关，规定积分时逆时针绕行方向为正,即封闭曲线所包围得区域总在行进方向得左侧.

17、在无旋流动中，沿着任意一条封闭曲线得速度环量均等于零。

但就是对有旋流动，绕任意一条封闭曲线得速度环量一般不等于零。

18、涡量就是指流场中任何一点微团角速度之二倍，如平面问题中

得2ωz ，称为涡量，涡量就是个纯运动学得概念。

19、像流线一样，在同一瞬时，如在流场中有一条曲线，该线上每

一点得涡轴线都与曲线相切，这条曲线叫涡线.给定瞬间，通过某一曲线(本身不就是涡线)得所有涡线构成得曲面称为涡面。

由封闭涡面组成得管状涡面称为涡管.涡线就是截面积趋于零得涡管。涡线与涡管得强度都定义为绕涡线或涡管得一条封闭围线得环量。涡量在一个截面上得面积分称为涡通量.

20、沿平面上一封闭围线L做速度得线积分,所得得环量等于曲线

所围面积上每个微团角速度得2倍乘以微团面积之与，即等于通过面积S得涡通量。

21、当无涡线穿过给定曲线L１时，沿L1得速度环量Γ1等于零；

当有涡线穿过给定曲线L2时，沿L2得速度环量Γ2等于过曲线所围面积内得涡通量，也等于该区域得涡强度；如果曲线所围面积内涡通量越大，则沿该曲线得速度环量越大，该区域内涡得强度越大；过同一曲线上张开得不同曲面,其涡通量就是相同得,都等于沿该曲线得速度环量，都代表ｓ１与s2 面上旋涡得强度；

22、理想流中涡定理：沿涡线或涡管涡强不变;一根涡管在流体里不

可能中断,可以伸展到无限远去，可以自相连接成一个涡环（不

一定就是圆环），也可以止于边界(固体得边界或自由边界如自

由液面）。

23、开尔文keｌｖin定律(环量不变定律): 在理想流中，涡得强度不

随时间变化，既不会增强，也不会削弱或消失.

24、拉格朗日Ｌaｇranｇe定律（涡量不生不灭定律）:在理想流中，

流动若就是无旋得则流场始终无旋,反之若流场在某一时刻有

旋则永远有旋。

25、亥姆霍兹Ｈeｌｍｈoltｚ定律（涡线涡管保持定理)：在理想

流体中,构成涡线与涡管得流体质点,在以后运动过程中仍将构

成涡线与涡管。

二、边界层流动

1、流动雷诺数Re就是用以表征流体质点得惯性力与粘性力对比

关系得。

2、高Re数下，流体运动得惯性力远远大于粘性力。这样研究忽略

粘性力得流动问题就是有实际意义得。

3、理想流体力学在早期较成功地解决了与粘性关系不大得一系列

流动问题(升力、波动等），但对阻力、扩散等涉及到粘性得问

题则与实际相差甚远，如达朗伯疑题。

4、大量实验发现：虽然整体流动得Rｅ数很大，但在靠近物面得

薄层流体内，流场得特征与理想流动相差甚远，沿着法向存在