走近F1——空气动力学基础

走近F1——空气动力学基础
走近F1——空气动力学基础

空气动力学

与公路上普通汽车相比,现代一级方程式赛车和喷气式战斗机有更多的相似之处。空气动力学是赛车运动中致胜的关键,每年车队们都会投入几千万美元用于这方面的研发。

气动设计师有两个首要关注点:第一,制造下压力使赛车轮胎更贴近赛道地面,同时提升回旋力;第二,将由空气涡流引起、使车速减慢的空气阻力降低至最小。

20世纪60年代,一些车队开始尝试现在我们熟知的车侧翼实验。赛车侧翼与飞机机翼的运转法则完全相同,只不过方向刚好相反。根据伯努利定律,飞机所在等高线的飞行距离不同,机翼上下的气流速度也不同,导致压强不同。因为上下压力要保持平衡,机翼就会向压力小的方向运动。飞机就是利用机翼起飞,赛车用它的侧翼产生下压力。正因为空气动力的下压力存在,一部现代一级方程式赛车在侧面可以产生3.5g的回旋力,这个大小是其车身重量的3.5倍。即为,理论上讲,这个压力可以让赛车高速时挨着地面行驶。

早期试验中使用的可移动的车翼和单点悬挂造成过几起极为严重的事故,因此1970年赛季引入了车翼大小和位置的限制规定。随着时间推移,这些规定直到今天仍然大面积适用。

20世纪70年代中期,人们发现了“地面效应”下压力。莲花公司的工程师发现,通过在赛车的底面安装巨大的车翼可以使车子像翅膀一样运动同时又紧贴地面。源于这一想法最典型的例子是戈登?墨里设计的布拉汉姆BT46B,这部车加装冷却风扇抽取车身裙角处的空气以增加巨大的下压力。在其它车队技术革新后,这部车仅在赛场上出现一次之后便销声匿迹了。根据“地面效应”的成效,规则也跟着不断改变。起先,禁止在车身裙角处控制低压区域。之后,对阶形地板提出要求标准。

尽管大部分车队的气动部门在使用全轮廓风洞和大型计算机系统,一级方程式空气动力学的基本原则依然适用——针对极小的空气阻力都要最大可能的增加下压力。最早的前后翼根据赛道下压力的差别有不同的外形。摩纳哥狭窄而平缓的赛道需要外形攻击性强的车翼,你能看见车行驶时可以使后翼的两个叶片分开旋转(竞赛规则里一部赛车最多两个车翼)。反之,在蒙扎的高速赛道上,赛车则最好都拆掉车翼,以保证在笔直的赛道上减少空气阻力提高车速。

现代一级方程式赛车外形的每一处,从悬挂的形状到车手头盔的设计都充分利用了空气动力学效应。与身体分隔的紊乱的空气产生涡流进而造成空气阻力,使得车速下降。观察现代赛车,你会发现人们会花主要的精力增加下压力减少空气阻力。从垂直的底板与车翼相匹配以防止涡流的形成到尾部散气板安装位置降低,以此平衡车底部高速气流的压力,避免车尾部低气压团的形成,这些设计安装无不体现了这一点。尽管如此,设计师也不能让赛车过于光滑,因为适量的空气有助于驱散现代一级方程式赛车发动机所产生的巨大热量。

近年来,大部分F1车队尝试模仿法拉利的“细腰”设计——车的尾部尽可能的更窄更低。这种设计可以减少空气阻力,又可以最大限度的为车后翼提供足量的空气。车侧面的挡风板还可以改变气流形状,将涡流空气量降低至最小。

2005年修订后的比赛规则迫使空气动力学家们更加别出心裁。为了限速,国际汽车联合会通过提升前翼,后翼前推,后扰流板修改的方式,消减了大量下压力。设计师们很快又采取各种复杂而新奇的方式弥补了下压力大量减少的损失,比如迈凯轮MP4-20上使用的像牛角一样的翼稍小翼。

根据国际汽车联合会2009年采用的更加严厉的航空政策,大部分的这些创新实际上违规了。规则的改变是为了方便超车。新的规则将车引入了一个新的阶段——前翼更低更宽,后翼更高更窄,躯体更加“简洁干净”。也许最有趣的改变是“可漂移的空气动力学”的推行后,车手可以在赛道上比赛时对前翼进行有限度的调整

F1方程式赛车的空气动力学课件.doc

F1方程式赛车的空气 动力学 班级: 学号: 姓名: 年月号 引言 空气动力学在F1 领域中扮演着重要的角色。在引擎的研发相对稳定的下,空气动力学 几乎主宰着一辆赛车的全部性能。从上纪六十年代F1 赛车第一次使用尾翼,到七十年代地 面效应的引进,再到近些年双层扩散器、废气驱动扩散器等设计的提出,空气动力学在短短的几十年时间里取得了长足的进步,几乎可以与航空工业并驾齐驱,甚至有超越后者的势头。

空气动力学是流体力学的一个重要分支,主要研究空气或其它气体的运动规律、空气或其它气体与飞行器或其他物体相对运动时的相互作用和伴随产生的物理变化。 F1的空气动力学主要研究下压力,阻力和灵敏度三个方面,其中,提高压力是提升弯 中表现的有效手段,降低阻力是获得高尾速输出的必要手段,灵敏性又称敏感度,主要研究空气动力学环境改变而导致的自身变化的强度。确切地说,就是研究由路况差异而导致的气 动翼片与底盘间距的变化对赛车性能的干预强弱。 前翼 前翼是安装在车体最前端的气动附加装置,它不仅负责制造赛车前部的下压力,还影响向后流动的气流的走向。F1赛车的前翼的工作受到多种因素的影响,首先,作用在翼面上 的气流并不是理想状态的,风速,风向都时刻变化,且不确定,此外,赛车在弯道中行驶时,作用在翼面上的气流会发生横向的偏转和移动,形成不稳定的流场,这不仅降低了前翼产生的气动负升力的效率,还影响到了前翼后部的气流环境,不利于气流的正常传输。 人类在流体力学的研究过程中一直在发展,进步,在可以产生气动负升力的翼形的研究 中更是如此,先后出现了伯努利,牛顿等不同时期的翼形,这些翼形在气动性能上也不断提升,今天F1赛车所采用的主襟翼结合的翼形就是人类经过长期探索换来的智慧结晶,这种 翼形不仅成熟,而且有效。 F1赛车在高速行驶时,流过前翼所在区域的气流被前前翼分割为两部分:一部分从翼 片的上表面流过,另一部分则流过翼片的下表面,这两股气流依附在翼片上流动,最后在前

1第一章 空气动力学基础知识复习过程

1第一章空气动力学 基础知识

第四单元飞机与飞机系统 第一章空气动力学基础知识 1.1 大气层和标准大气 1.1.1 地球大气层 地球表面被一层厚厚的大气层包围着。飞机在大气层内运动时要和周围的介质——空气——发生关系,为了弄清楚飞行时介质对飞机的作用,首先必须了解大气层的组成和空气的一些物理性质。 根据大气的某些物理性质,可以把大气层分为五层:即对流层(变温层)、平流层(同温层)、中间层、电离层(热层)和散逸层。 对流层的平均高度在地球中纬度地区约11公里,在赤道约17公里,在两极约8公里。对流层内的空气温度、密度和气压随着高度的增加而下降,并且由于地球对大气的引力作用,在对流层内几乎包含了全部大气质量的四分之三,因此该层的大气密度最大、大气压力也最高。大气中含有大量的水蒸气及其它微粒,所以云、雨、雪、雹及暴风等气象变化也仅仅产生在对流层中。另外,由于地形和地面温度的影响,对流层内不仅有空气的水平流动,还有垂直流动,形成水平方向和垂直方向的突风。对流层内空气的组 成成分保持不变。 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢1

从对流层顶部到离地面约30公里之间称为平流层。在平流层中,空气只有水平方向的流动,没有雷雨等现象,故得名为平流层。同时该层的空气温度几乎不变,在同一纬度处可以近似看作常数,常年平均值为摄氏零下56.5度,所以又称为同温层。同温层内集中了全部大气质量的四分之一不到一些,所以大气的绝大部分都集中在对流层和平流层这两层大气内,而且目前大部分的飞机也只在这两层内活动。 中间层从离地面30公里到80至100公里为止。中间层内含有大量的臭氧,大气质量只占全部大气总量的三千分之一。在这一层中,温度先随高度增加而上升,后来又下降。 中间层以上到离地面500公里左右就是电离层。这一层内含有大量的离子(主要是带负电的离子),它能发射无线电波。在这一层内空气温度从-90℃升高到1 000℃,所以又称为热层。高度在150公里以上时,由于空气非常稀薄,已听不到声音。 散逸层位于距地面500公里到1 600公里之间,这里的空气质量只占全部大气质量的1011 ,是大气的最外一层,因此也称之为“外层大气”。 1.1.2 大气的物理性质 大气的物理性质主要包括:温度、压强、密度、粘性和可压缩性等。 气体的压强p是指气体作用于容器内壁的单位面积上的正压力。大气的压强是指大气垂直地作用于物体表面单位面积上的力。 仅供学习与交流,如有侵权请联系网站删除谢谢2

大学生方程式赛车队员培养规划

锐狮电动方程式赛车队人员培养规划 2018.5.04 一、指导思想 社会是人才需求的提出方和最终的决定者,并长期处于市场主导地位。为了缩短毕业生的磨合期,提高学生能力,高校通过修正培养目标及培养计划、提供实践平台等方式以满足社会的需求;学生为了以后能尽快适应工作岗位,可以在在校期间,通过丰富理论知识、增加实践过程来完善自己。 大学生方程式赛车项目,是学生理论与实践相结合的平台,为培养学生的专业技能和团队协作能力奠定了基础。上海工程技术大学锐狮电动方程式赛车队提供了该项目的岗位培训与实践平台,该项目要求大学生团队在一年内完成一辆方程式赛车的设计、加工、组装、调试,并通过营销报告、设计报告、成本报告全方位锻炼学生能力,同时通过团队的管理、财务的运营、车队宣传交流及商业赞助协恰提高了学生管理、财务、交流、商务等方面能力,符合上海工程技术大学面向生产一线培养优秀人才的办学宗旨和建设现代化特色大学的办学理念,适应了我国社会、经济和工程技术发展对高等工程技术人才的需求。 二、培养目标 上海工程技术大学锐狮电动方程式车队面向全校各专业,培养具有扎实的理论基础,掌握工业设计、工程制图、工业制造、电子电工、商务营销、项目管理、财务会计等理论知识和实践能力的专才和全才。培养能够担任车队运营、发展任务的战略人才。培养具有零部件设计、生产工艺、成本控制、产品试验及质量控制等工程实践能力,具有良好的团队合作精神、创新意识和创业精神,具备适应现代行业快速发展的优良专业素养,能够在企业从事管理、财务、商务、设计、制造、研发、测试、质量控制等工作的工程应用型人才。 三、培养方案 1.各组根据各组培养规划进行组内培训,车队按期举办全体培训。 2.队员以各组培养规划为纲领,结合个人分工,自学为主,车队培训为辅。 3.通过学习完成知识体系构建,形成自主学习意识,并能够将理论与实践相结合。 四、能力要求 1. 工程知识:能够利用工程基础理论和专业知识解决一般工程问题。 2. 问题分析:能够应用自然科学和工程科学的基本原理,识别、表达、并通过文献分析复杂工 程问题,并获得有效结论。 3. 设计/开发解决方案:能够设计针对优化问题的解决方案,设计满足方程式赛车需求的系统、 零部件,熟悉项目整套运营方案,并能够在设计环节中体现创新意识。 4. 研究:能够基于科学原理并采用科学方法对复杂工程问题进行研究,包括设计实验、分析与 解释数据、并通过信息综合得到合理有效的结论。 5. 使用现代工具:能够针对复杂工程问题,选择与使用恰当的技术、资源、工具和软件,包括 对复杂工程问题的预测与模拟,并能够理解其局限性。 6. 个人和团队:能够在多学科背景下的团队中承担个体、团队成员以及负责人的角色。 7. 沟通:能够就复杂工程问题与相关负责人进行有效沟通,包括撰写设计报告和成本报告、陈 述发言或回应指令。并具备一定的国际视野,能够在跨文化背景下进行沟通和交流。 8. 项目管理:理解并掌握工程管理原理与经济决策方法,并能在多学科环境中应用。 9. 文件处理:能够按照规范编写各种文件,能够与正规公司进行邮件的接洽交流。 10.自主学习:大学不是填鸭式教育,也不可能靠督促来学习,但人与人之间的差距往往就在自 主学习中拉开,所以要具有自主学习的意识,能够根据目标快速学习并应用。

揭秘F1赛车科技(三):空气动力学及TC系统

【知识贴】揭秘F1赛车科技(三):空气动力学及TC系统 1楼 一、空气动力学 现代F1赛车就像是一架贴地飞行的战斗机,只不过它的“机翼”产生的力是向下的。随着技术的完善,空气动力学已经成为车队最后可 以竞争的领域之一,这也是为什么各支车队每年要花费几百万到数千 万美元在空气动力学套件的研发上,所以空气动力学可谓是赛事制胜 的法宝。 简单的空气动力模型 虽然空气动力学是非常复杂的工程,但是工程师们考虑的问题其 实只有两个:一、增加下压力,让赛车紧抓地面,这样可以以更高的 速度过弯;二、减小阻力,通过减小气流扰动产生的阻力以提高赛车 在直道的速度。因为增加下压力的同时会产生风阻,所以两个看似矛 盾方向的平衡点,正是制胜的关键。 F1车队开始研究空气动力学始于上世纪60年代末期,但是它的原理早在莱特兄弟的飞机上天之前就已经由伯努利发现了。当气流以不 同的速度通过一个机翼的上下表面,就会产生压强差,为了平衡这种 压强差,机翼就会向压强小的一面运动。我们只要让气流通过的两个 翼面的长度不一样,就可以产生速度差,进而产生我们需要的升力, 或者对于F1来说的下压力。F1就像是倒过来的机翼,现代F1赛车 可以产生3.5倍于自身重量的下压力,简单的说,就是只要达到一定 的速度,这些赛车都可以贴在天花板上开而不掉下来。 理论上说合适的设计可以产生非常高的下压力,但是过高的下压 力所带来的高速会让车手的身体无法承受,而导致一些事故的发生, 从七十年代开始,定风翼的位置、大小、角度等逐步被限制,从而限

制车速的提高。但是F1车队的工程师很快找到了产生下压力的新方法,那就是七十年代莲花车队曾在Brabham BT46B赛车上使用的地效应底盘,这种底盘就是在车后安装一个巨大的风扇,然后把车底部的空气全部抽走产生几乎真空的环境,让大气压把赛车紧紧压在地面上。这辆赛车只参加过一站比赛,它的巨大优势让国际汽联马上禁止了这种设计。 地效应底盘的莲花F1赛车 现在的F1赛车底盘主要靠车底的侧裙和后部的扩散器来达到相似的效果:底盘周围的侧裙对空气扰流可以产生气坝,气坝阻止了周围的空气进入底盘下部,而扩散器可以加速车底的空气离开,等于抽走了车底的空气而在底盘与地面之间生成了一个超低压区,由此可以产生巨大的下压力。 标注的地方就是扩散器,平整的底盘利于气流高速通过,纵贯车身的突起是底盘龙骨,也是整个赛车最坚固的部分

走近F1——空气动力学基础

空气动力学 与公路上普通汽车相比,现代一级方程式赛车和喷气式战斗机有更多的相似之处。空气动力学是赛车运动中致胜的关键,每年车队们都会投入几千万美元用于这方面的研发。 气动设计师有两个首要关注点:第一,制造下压力使赛车轮胎更贴近赛道地面,同时提升回旋力;第二,将由空气涡流引起、使车速减慢的空气阻力降低至最小。 20世纪60年代,一些车队开始尝试现在我们熟知的车侧翼实验。赛车侧翼与飞机机翼的运转法则完全相同,只不过方向刚好相反。根据伯努利定律,飞机所在等高线的飞行距离不同,机翼上下的气流速度也不同,导致压强不同。因为上下压力要保持平衡,机翼就会向压力小的方向运动。飞机就是利用机翼起飞,赛车用它的侧翼产生下压力。正因为空气动力的下压力存在,一部现代一级方程式赛车在侧面可以产生3.5g的回旋力,这个大小是其车身重量的3.5倍。即为,理论上讲,这个压力可以让赛车高速时挨着地面行驶。 早期试验中使用的可移动的车翼和单点悬挂造成过几起极为严重的事故,因此1970年赛季引入了车翼大小和位置的限制规定。随着时间推移,这些规定直到今天仍然大面积适用。

20世纪70年代中期,人们发现了“地面效应”下压力。莲花公司的工程师发现,通过在赛车的底面安装巨大的车翼可以使车子像翅膀一样运动同时又紧贴地面。源于这一想法最典型的例子是戈登?墨里设计的布拉汉姆BT46B,这部车加装冷却风扇抽取车身裙角处的空气以增加巨大的下压力。在其它车队技术革新后,这部车仅在赛场上出现一次之后便销声匿迹了。根据“地面效应”的成效,规则也跟着不断改变。起先,禁止在车身裙角处控制低压区域。之后,对阶形地板提出要求标准。

空气动力学的公式SAE

大学生方程式赛车的空气动力学:初步设计和性能预测 斯科特Wordley和杰夫·桑德斯 莫纳什风洞,机械工程 莫纳什大学 版权所有?2005 SAE国际 摘要 一个空气动力学套件的初始设计描述了SAE方程式赛车。式SAE审查关于空气动力学的规则是用来开发对前、后规范的实际参数倒置的机翼,―翅膀‖。这种翼包为了在产生最大的下压力规定的可接受的范围内增加阻力和减少最高速度。这些翅膀上公式的净效应SAE汽车的性能在动态事件之后预测。一个配套文件[ 1 ]详细介绍,CFD,风洞和赛道上的测试这的空气动力学套件的开发。 简介 SAE方程式是一个大学生设计竞赛,学生设计组,建立自己的开放的比赛轮赛车。自1981开始在美国[ 2 ],这个公式已经蔓延到欧洲,亚洲,南美国和澳大利亚,几百国际团队,每年都有许多赛车比赛举行的世界。不同于传统的赛车比赛,球队获得八分不同的事件,和最高的球队累积总获胜。有三的静态事件(成本,演示,设计)在球队是判断他们设计的理由,介绍和成本技术,五动态事件(加速,刹车盘,越野,燃油经济性,耐久性)测试的汽车和赛道上的[ 3 ]学生驾驶性能。这个加权分系统决定,成功是一种仔细平衡赛车的各个方面的事过程设计和开发。 SAE方程式:设计收敛? 不同于其他形式的长期稳定的比赛规则,大学生方程式赛车已经收敛于一个单一的,好的定义,设计模式。有几种理论这是为什么:规则的权重可以更仔细通过对竞争对手在其他车辆性能的一个方面的性能提升地区。例如涡轮增压器可用于在潜在费用增加发动机功率燃油经济性和成本的评分贫困和知识信息管理保持团队内由于高翻身成员可以破坏长期设计验证周期,造成重复错误经常回广场的人。大多数的团队在一个只有竞争竞争每年,意味着实际的时间在驱动开发这些车是有限的,与周的顺序。缺乏定期比赛和与其他球队的比较因此限制了接触,并通过,最佳实践。竞争仍然集中在学习,这样的团队将继续技术感兴趣的人以及那些看到提供一个整体的性能优势。过去的SAE方程式比赛的结果[ 4 ]分析表明,迄今为止,最简单的方法往往是最成功的十强,绝大多数完成团队的运行空间钢框架的汽车自然吸气发动机600cc。虽然这是假设这种趋势还会持续一段时间,四在设计理念的重大转变,已经出现在最近的年。碳纤维硬壳式底盘使用的增加,为球队尽力降低底盘重量同时保持或提高抗扭刚度。宽传播对涡轮增压也浮出水面随着康奈尔的不断成功,伍伦贡大学。新一代单缸摩托车的发动机提供的性能增益在相反的方向,像RMIT和代尔夫特理工队使用减小的重量和燃料使用的大学抵消减少的功率。几支球队,包括在阿灵顿,密苏里罗拉德克萨斯大学,加州—聚和莫纳什都使用了机翼和其它气动装置产生压力的提高过弯速度的主要目的。一些球队采用一个以上的这些方法。主要的设计变化以上,性能气动设备可能是最困难的学生小组预测和量化。像这样的,相当多的争论仍在继续的SAE方程式社区的利益(或其他)的使用倒翼型的―翅膀‖,这种竞争。莫纳什大学队(墨尔本,澳大利亚)用他们的SAE方程式空气动力装置汽车运行近四年来。这个团队也在有定期的访问有些独特的位置一个全面的汽车风洞空气动力学测试。本文中,第二由同一作者【1】,总结了四年之久的气动设计和发展过程中所进行的这个团队,和提出了在公共领域的第一个数据气动性能的SAE方程式赛车。这是希望的信息和方法,包含这里将作为一个指导和基准其他球队考虑气动使用在SAE方程式装置。SAE方程式规则的思考与大多数其他赛车类相比,目前的SAE方程式规则[ 2 ]提供了一些独特的气动使用的机遇和挑战设备。这些规则将简要探讨在这里,从那些对通用汽车的设计和性能,并移动到更多的有关对气动助手的使用。广阔的这些规则对设计的影响一个SAE方程式赛车性能也将讨论了在适当的地方越野/耐力轨道设计而轨道布局为滑锅加速事件是固定的几何形状,参加比赛/耐力轨道设计每年都在变化按规则,个人描述参数通过不同的比赛场地的限制全世界。

1第一章 空气动力学基础知识

第四单元飞机与飞机系统 第一章空气动力学基础知识 1.1 大气层和标准大气 1.1.1 地球大气层 地球表面被一层厚厚的大气层包围着。飞机在大气层内运动时要和周围的介质——空气——发生关系,为了弄清楚飞行时介质对飞机的作用,首先必须了解大气层的组成和空气的一些物理性质。 根据大气的某些物理性质,可以把大气层分为五层:即对流层(变温层)、平流层(同温层)、中间层、电离层(热层)和散逸层。 对流层的平均高度在地球中纬度地区约11公里,在赤道约17公里,在两极约8公里。对流层内的空气温度、密度和气压随着高度的增加而下降,并且由于地球对大气的引力作用,在对流层内几乎包含了全部大气质量的四分之三,因此该层的大气密度最大、大气压力也最高。大气中含有大量的水蒸气及其它微粒,所以云、雨、雪、雹及暴风等气象变化也仅仅产生在对流层中。另外,由于地形和地面温度的影响,对流层内不仅有空气的水平流动,还有垂直流动,形成水平方向和垂直方向的突风。对流层内空气的组成成分保持不变。 从对流层顶部到离地面约30公里之间称为平流层。在平流层中,空气只有水平方向的流动,没有雷雨等现象,故得名为平流层。同时该层的空气温度几乎不变,在同一纬度处可以近似看作常数,常年平均值为摄氏零下56.5度,所以又称为同温层。同温层内集中了全部大气质量的四分之一不到一些,所以大气的绝大部分都集中在对流层和平流层这两层大气内,而且目前大部分的飞机也只在这两层内活动。 中间层从离地面30公里到80至100公里为止。中间层内含有大量的臭氧,大气质量只占全部大气总量的三千分之一。在这一层中,温度先随高度增加而上升,后来又下降。 中间层以上到离地面500公里左右就是电离层。这一层内含有大量的离子(主要是带负电的离子),它能发射无线电波。在这一层内空气温度从-90℃升高到 1 000℃,所以又称为热层。高度在150公里以上时,由于空气非常稀薄,已听不到声音。 散逸层位于距地面500公里到1 600公里之间,这里的空气质量只占全部大气质量的1011 ,是大气的最外一层,因此也称之为“外层大气”。 1.1.2 大气的物理性质 大气的物理性质主要包括:温度、压强、密度、粘性和可压缩性等。

航模基础知识空气动力学

航模基础知识空气动力学 一章基础物理 本章介绍一些基本物理观念,在此只能点到为止,如果你在学校已上过了或没兴趣学,请跳过这一章直接往下看。第一节速度与加速度速度即物体移动的快慢及方向,我们常用的单位是每秒多少公尺﹝公尺/秒﹞加速度即速度的改变率,我们常用的单位是﹝公尺/秒/秒﹞,如果加速度是负数,则代表减速。第二节牛顿三大运动定律第一定律:除非受到外来的作用力,否则物体的速度(v)会保持不变。没有受力即所有外力合力为零,当飞机在天上保持等速直线飞行时,这时飞机所受的合力为零,与一般人想象不同的是,当飞机降落保持相同下沉率下降,这时升力与重力的合力仍是零,升力并未减少,否则飞机会越掉越快。第二定律:某质量为m 的物体的动量(p = mv)变化率是正比于外加力F 并且发生在力的方向上。此即著名的F=ma 公式,当物体受一个外力后,即在外力的方向产生一个加速度,飞机起飞滑行时引擎推力大于阻力,于是产生向前的加速度,速度越来越快阻力也越来越大,迟早引擎推力会等于阻力,于是加速度为零,速度不再增加,当然飞机此时早已飞在天空了。第三定律:作用力与反作用力是数值相等且方向相反。你踢门一脚,你的脚也会痛,因为门也对你施了一个相同大小的力第三节力的平衡作用于飞机的力要刚好平衡,如果不平衡就是合力不为零,依牛顿第二定律就会产生加速度,为了分析方便我们把力分为X、Y、Z 三个轴力的平衡及绕X、Y、Z 三个轴弯矩的平衡。轴力不平衡则会在合力的方向产生加速度,飞行中的飞机受的力可分为升力、重力、阻力、推力﹝如图1-1﹞,升力由机翼提供,推力由引擎提供,重力由地心引力产生,阻力由空气产生,我们可以把力分解为两个方向的力,称x 及y 方向﹝当然还有一个z 方向,但对飞机不是很重要,除非是在转弯中﹞,飞机等速直线飞行时x 方向阻力与推力大小相同方向相反,故x 方向合力为零,飞机速度不变,y 方向升力与重力大小相同方向相反,故y 方向合力亦为零,飞机不升降,所以会保持等速直线飞 弯矩不平衡则会产生旋转加速度,在飞机来说,X 轴弯矩不平衡飞机会滚转, Y 轴弯矩不平衡飞机会偏航、Z 轴弯矩不平衡飞机会俯 第四节伯努利定律 伯努利定律是空气动力最重要的公式,简单的说流体的速度越大,静压力 越小,速度越小,静压力越大,这里说的流体一般是指空气或水,在这里当然是 指空气,设法使机翼上部空气流速较快,静压力则较小,机翼下部空气流速较慢, 静压力较大,两边互相较力,于是机翼就被往上推去,然后飞机就 飞起来,以前的理论认为两个相邻的空气质点同时由机翼的前端往后走,一个流 经机翼的上缘,另一个流经机翼的下缘,两个质点应在机翼的后端相会合,经过仔细的计算后发觉如依上述理论,上缘的流速不够大,机翼应该无 法产生那么大的升力,现在经风洞实验已证实,两个相邻空气的质点流经机翼上 缘的质点会比流经机翼的下缘质点先到达后缘 我曾经在杂志上看过某位作者说飞机产生升力是因为机翼有攻角,当气流 通过时机翼的上缘产生”真空”,于是机翼被真空吸上去﹝如图1-6﹞,他的真 空还真听话,只把飞机往上吸,为什么不会把机翼往后吸,把你吸的动都不能动, 还有另一个常听到的错误理论有时叫做***理论,这理论认为空气的质点如同子 弹一般打在机翼下缘,将动量传给机翼,这动量分成一个往上的分量于是产生升 力,另一个分量往后于是产生阻力﹝如图1-7﹞,可是克拉克Y 翼及内凹翼在攻 角零度时也有升力,而照这***理论该二种翼型没有攻角时只有上面”挨子 弹”,应该产生向下的力才对啊,所以机翼不是风筝当然上缘也没有所谓真空。 伯努利定律在日常生活上也常常应用,最常见的可能是喷雾杀虫剂了﹝如

F1方程式赛车的空气动力学资料

F1方程式赛车的空气 动力学

F1方程式赛车的空气 动力学 班级: 学号: 姓名: 年月号 引言 空气动力学在F1领域中扮演着重要的角色。在引擎的研发相对稳定的下,空气动力学几乎主宰着一辆赛车的全部性能。从上纪六十年代F1赛车第一次使用尾翼,到七十年代地面效应的引进,再到近些年双层扩散器、废气驱动扩散

器等设计的提出,空气动力学在短短的几十年时间里取得了长足的进步,几乎可以与航空工业并驾齐驱,甚至有超越后者的势头。 空气动力学是流体力学的一个重要分支,主要研究空气或其它气体的运动规律、空气或其它气体与飞行器或其他物体相对运动时的相互作用和伴随产生的物理变化。 F1的空气动力学主要研究下压力,阻力和灵敏度三个方面,其中,提高压力是提升弯中表现的有效手段,降低阻力是获得高尾速输出的必要手段,灵敏性又称敏感度,主要研究空气动力学环境改变而导致的自身变化的强度。确切地说,就是研究由路况差异而导致的气动翼片与底盘间距的变化对赛车性能的干预强弱。 前翼 前翼是安装在车体最前端的气动附加装置,它不仅负责制造赛车前部的下压力,还影响向后流动的气流的走向。F1赛车的前翼的工作受到多种因素的影响,首先,作用在翼面上的气流并不是理想状态的,风速,风向都时刻变化,且不确定,此外,赛车在弯道中行驶时,作用在翼面上的气流会发生横向的偏转和移动,形成不稳定的流场,这不仅降低了前翼产生的气动负升力的效率,还影响到了前翼后部的气流环境,不利于气流的正常传输。 人类在流体力学的研究过程中一直在发展,进步,在可以产生气动负升力的翼形的研究中更是如此,先后出现了伯努利,牛顿等不同时期的翼形,这些翼形在气动性能上也不断提升,今天F1赛车所采用的主襟翼结合的翼形就是人类经过长期探索换来的智慧结晶,这种翼形不仅成熟,而且有效。

空气动力学基础知识及飞行基础原理

-/ M8空气动力学基础及飞行原理 1、绝对温度的零度是 A、-273℉ B、-273K C、-273℃ D、32℉ 2、空气的组成为 A、78%氮,20%氢和2%其他气体 B、90%氧,6%氮和4%其他气体 C、78%氮,21%氧和1%其他气体 D、21%氮,78%氧和1%其他气体 3、流体的粘性系数与温度之间的关系是? A、液体的粘性系数随温度的升高而增大。 B、气体的粘性系数随温度的升高而增大。 C、液体的粘性系数与温度无关。 D、气体的粘性系数随温度的升高而降低。 4、空气的物理性质主要包括 A、空气的粘性 B、空气的压缩性 C、空气的粘性和压缩性 D、空气的可朔性 5、下列不是影响空气粘性的因素是 A、空气的流动位置 B、气流的流速 C、空气的粘性系数 D、与空气的接触面积 6、气体的压力

、密度<ρ>、温度三者之间的变化关系是 A、ρ=PRT B、T=PRρ C、P=Rρ/ T D、P=RρT 7、在大气层内,大气密度 A、在同温层内随高度增加保持不变。 B、随高度增加而增加。 C、随高度增加而减小。 D、随高度增加可能增加,也可能减小。 8、在大气层内,大气压强 A、随高度增加而增加。 B、随高度增加而减小。 C、在同温层内随高度增加保持不变。

-/ D、随高度增加可能增加,也可能减小。 9、空气的密度 A、与压力成正比。 B、与压力成反比。 C、与压力无关。 D、与温度成正比。 10、影响空气粘性力的主要因素: A、空气清洁度 B、速度剃度 C、空气温度 D、相对湿度 11、对于空气密度如下说法正确的是 A、空气密度正比于压力和绝对温度 B、空气密度正比于压力,反比于绝对温度 C、空气密度反比于压力,正比于绝对温度 D、空气密度反比于压力和绝对温度 12、对于音速.如下说法正确的是: A、只要空气密度大,音速就大 B、只要空气压力大,音速就大 C、只要空气温度高.音速就大 D、只要空气密度小.音速就大 13、假设其他条件不变,空气湿度大 A、空气密度大,起飞滑跑距离长 B、空气密度小,起飞滑跑距离长 C、空气密度大,起飞滑跑距离短 D、空气密度小,起飞滑跑距离短 14、一定体积的容器中,空气压力 A、与空气密度和空气温度乘积成正比 B、与空气密度和空气温度乘积成反比 C、与空气密度和空气绝对湿度乘积成反比 D、与空气密度和空气绝对温度乘积成正比 15、一定体积的容器中.空气压力 A、与空气密度和摄氏温度乘积成正比 B、与空气密度和华氏温度乘积成反比 C、与空气密度和空气摄氏温度

空气动力学基础要点

空气动力学基础(教学重点) 绪论(1学时) 第一章流体静力学(5学时) 1、掌握连续介质假设的概念、意义和条件; 2、了解掌握流体的基本物理属性,尤其是易流性、粘性、压缩性等属性的物理本质和数学表达; 3、掌握流体力学中作用力的分类和表达、静止流体中压强的定义及其特性; 4、初步掌握静止流体微团的力学分析方法,重点掌握流体平衡微分方程的表达及其物理意义; 5、在流体平衡微分方程的应用方面,掌握重力场静止液体中的压强分布规律,重点掌握标准大气问题。 第二章流体运动学与动力学基础(12学时) 1、了解两种描述流场的方法的区别与特点,重点掌握欧拉法下加速度的表达和意义 2、掌握流体微团的几种变形和运动及其数学表达,掌握流体微团的运动分解与刚体运动的异同; 3、了解系统分析方法与控制体分析方法的区别与联系,了解雷诺输运方程的表达及意义; 4、空气动力学基本方程是本章重点,积分形式方程要掌握质量方程、动量方程和能量方程的表达和意义,并会用它们解决实际工程问题;微分形式方程要重点掌握连续方程、欧拉方程和能量方程的表达和意义;掌握微元控制体分析方法;掌握伯努利方程的表达、意义、条件和应用; 5、重点需要掌握的概念:流线、流量、散度、旋度、位函数、流函数、环量与涡的表达、意义及其相互之间的关系; 第3章低速平面位流(6学时) 3.1 平面不可压位流的基本方程及其边界条件 二维流动 不可压无旋流动的基本方程是位函数满足的拉普拉斯方程 不穿透条件(可滑移条件) 拉普拉斯方程的叠加原理,速度也可叠加,压强不可叠加 流函数也满足拉普拉斯方程 3.2 几种简单的二维位流 各基本解的速度、位函数、流函数 直匀流 源,汇 偶极子,偶极子的形成,轴线,方向 点涡点涡的环量 3.3 一些简单的迭加举例 直匀流加点源 压强系数 直匀流加偶极子 达朗培尔疑题

大学生方程式赛车车身外流场ANSYS分析报告

大学生方程式赛车 车身外流场ANSYS分析报告 指导老师:詹振飞 小组序号:第五小组 小组成员:刘宇航黄志宇 谢智龙陈治安 重庆大学方程式赛车创新实践班 二〇一六年十月

摘要 大学生方程式赛车起源于国外,近几年才在国内兴起并得以迅速发展,成为各个高校研发实力的侧影,因此得到了各个高校的重视,赛车外形设计更是赛车很重要的一部分,它不仅是赛车的外壳,更可以利用空气动力学来为赛车减少阻力,提高赛车的性能。因此外形设计时赛车总体设计中很重要的一部分,通过有限元法对赛车外壳进行风洞模拟测试对赛车外形的改进及优化分析有重要的意义。 利用ANSYS中的fluent进行有限元模拟风洞试验试验,能够准确反映汽车行驶状态时的空气动力学特性数据,其研究对象主要有汽车空气动力特性和汽车各部位的流场。ANSYS在此过程中起到极其重要的作用。 对于一辆优秀的赛车而言,它的性能不仅取决于优秀的结构设计和强劲的发动机性能,还在一定程度上取决于它的外形。赛车的外形不仅能够影响赛车的美观度,更重要的是能够影响车身所受的阻力。因此,如果赛车有一个好的外观设计,利用好空气动力学的原理,则能够在一定程度上减小车身的阻力,从而提高整车的性能。 本小组利用CATIA等建模软件建立了适当的赛车外观模型。在此基础上,利用ANSYS中的Fluent进行有限元的模拟风洞试验,并得出了一定的结论,整理成报告。 关键字:CATIA三维设计,车身外流场,ANSYS,风洞模拟,有限元

1.利用三维建模软件建立车身模型 在2016年发布的大赛规则限定的范围内,本小组利用CATIA等相关的建模软件建立了合适的赛车车身模型,以用于后续分析。 2.2016年大赛关于车身的部分规则要求 1)赛车的轴距至少为 1525mm(60 英寸)。轴距是指在车轮指向正前方时同侧 两车轮的接地面中心点之间的距离。 2)赛车较小的轮距(前轮或后轮)必须不小于较大轮距的 75%。 3)在正常乘坐并系好安全带的情况下,车的尺寸需适合男性第 95 百分位模板 的乘坐尺寸相关要求。 3.车身模型方案 赛车轴距越大,车身内部纵向空间大。但相应的车身越大,相应的质量越大。出于轻量化的原则,且要求赛车的灵活性及降低成本。综合考虑,车身外形建模轴距定为1620mm。 赛车轮距越大,赛车横向稳定性越好,车内部横向空间更大。但同样轮距大,质量大,并影响转弯直径。此外设计前轮距大于后轮距,使赛车具有更好地转向能力。于是综合考虑,前轮距定为1240mm,后轮距为1190mm。 4.小组作品

汽车空气动力学仿真

汽车空气动力学仿真
Vehicle Aerodynamics Simulation
张扬军
Zhang Yang-Jun
清华大学汽车工程系应用空气动力学组 汽车安全与节能国家重点实验室
Applied Aerodynamics Group, Dept of Auto Eng., Tsinghua Univ. State Key Lab of Automotive Safety and Energy

Vehicle Aerodynamics Simulation
汽车空气动力学仿真
1 2 3 4 5 6
汽车空气动力学概述 汽车空气动力学仿真特点 汽车空气动力学仿真难点 汽车空气动力学仿真平台 仿真平台(VASS)应用 总结与展望
1 2 3 4 5 6
Introduction to Road Vehicle Aerodynamics Some Salient Features of Road Vehicle Flow Simulation Main Difficulties of Road Vehicle Flow Simulation Vehicle Aerodynamics Simulation System (VASS) VASS Applications Conclusions and Open Features

1 汽车空气动力学概述
1.1 空气动力学对汽车性能的影响 1.2 汽车空气动力学性能 1.3 汽车空气动力学特点 1.4 空气动力学研究方法
Introduction to Vehicle Aerodynamics
1.1 1.2 1.3 1.4
Vehicle Attributes Affected by Aerodynamics Vehicle Aerodynamics Characteristics Peculiarities of Road Vehicle Aerodynamics Methods for Vehicle Aerodynamic

空气动力学基础知识及飞行基础原理笔试题

空气动力学基础及飞行原理笔试题 1绝对温度的零度是:C A -273℉ B -273K C -273℃ D 32℉ 2 空气的组成为C A 78%氮,20%氢和2%其他气体 B 90%氧,6%氮和4%其他气体 C78%氮,21%氧和1%其他气体 D 21%氮,78%氧和1%其他气体 3 流体的粘性系数与温度之间的关系是? B A液体的粘性系数随温度的升高而增大。 B气体的粘性系数随温度的升高而增大。 C液体的粘性系数与温度无关。 D气体的粘性系数随温度的升高而降低。 4 在大气层内,大气密度:C A在同温层内随高度增加保持不变。B随高度增加而增加。 C随高度增加而减小。D随高度增加可能增加,也可能减小。 5 在大气层内,大气压强:B A随高度增加而增加。B随高度增加而减小。 C在同温层内随高度增加保持不变。C随高度增加可能增加,也可能减小。 6 增出影响空气粘性力的主要因素 B C A空气清洁度B速度梯度C空气温度D相对湿度 7 对于空气密度如下说法正确的是B A空气密度正比于压力和绝对温度B空气密度正比于压力,反比于绝对温度C空气密度反比于压力,正比于绝对温度D空气密度反比于压力和绝对温度 8 “对于音速.如下说法正确的是”C A只要空气密度大,音速就大”B“只要空气压力大,音速就大“ C”只要空气温度高.音速就大”D“只要空气密度小.音速就大” 9 假设其他条件不变,空气湿度大:B A空气密度大,起飞滑跑距离长B空气密度小,起飞滑跑距离长 C空气密度大,起飞滑跑距离短D空气密度小,起飞滑跑距离短 10一定体积的容器中。空气压力D A与空气密度和空气温度乘积成正比B与空气密度和空气温度乘积成反比

大学生方程式赛车的空气动力学套件的建模与流场分析

大学生方程式赛车的空气动力学套件的建模与流场分析 摘要:汽车的空气动力学特性被越来越多的人所重视,对汽车的操控性与稳定性都产生影响。该文利用Catia 软件对设计的空气动力学套件进行三维模型的建立,并与赛车装配,利用有限元分析软件ANSYS进行流场分析,得出赛车的流场特性,为其改进设计提供依据。空气动力学在赛车领域的应用是非常广泛的,我们将此应用于大学生方程式赛车上面,给赛车加装空气动力学套件,使其的操纵性能得以提升。 关键词:Catia ANSYS 流场分析 中图分类号:U461.1 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2015)03(a)-0025-01 1 赛车空气动力学研究意义 在赛车运动中运用负升力原理而改善赛车性能措施被证明是极其有效的,气动负升力在不增加赛车质量的情况下改善了轮胎与路面的附着情况,提高了赛车在平直赛道高速行驶时的动力性及紧急刹车时的制动性能,也改善了赛车的操纵稳定性能[1]。该文中空气动力学套件由前翼、尾翼、底部扩散器组成,通过对加装空气动力学套件和不加装空气动力学套件的三维模型分别进行流场分析,得出赛车的流场特

性。 2 赛车空气动力学套件的三维建模 中国大学生方程式赛车的比赛中,赛车由在校学生按照赛事规则和赛事标准,进行独立设计制造,赛事组委会因考虑赛事安全,在比赛中会在赛道上人为设置一些绕桩区,人为限制赛车在赛道中的最高车速,并且赛道以弯道为主,提升过弯速度与加速性能变得尤为重要。考虑到这些原因,空气动力学套件设计的目标就是在较低速度下20 m/s的情况下获得较大的下压力,并尽可能减少空气阻力。 在赛车的行驶过程中,由前翼、尾翼和底部扩散器产生下压力,其中前翼和尾翼产生下压力的来源是升力翼片,升力翼片的不同结构会影响不同的空气动力学性能,而底部扩散器的负升力来源是利用地面效应。鉴于负升力翼片结构在航天发展中已经较为成熟,并且NACA翼型库(National Advisory Committee for Aeronautics,美国国家航空咨询委员会)中有较为全面的翼型结构,在建模中从NACA翼型库选取低速翼型,在Catia中建立多组三维模型,并且在Ansys 中进行流场分析,经过对比分析结果选取最终翼片规格。 在前翼设计中,由于前翼是气流首先到达的地方,它的结构影响着气流在赛车其他结构处的流动,并且要求前翼能使气流尽量绕开前轮,减少阻力。结合以上因素,选取两片半的设计形式,使第三层襟翼对气流进行引导,避免对前轮

叶片的空气动力学基础

叶片的空气动力学基础 在风力机基础知识一节中介绍过叶片的升力与阻力基本知识,本节将进一步介绍相关理论知识。在风力机基础知识一节中已作介绍的不再重复,仅介绍有关内容的提高部分。 常用叶片的翼型 由于平板叶片攻角略大就易产生气流分离,阻力增大;平板的强度也很低,所以正式的叶片截面都就是流线型的,即使有一定厚度阻力也很小。图1就是一幅常见翼型的几何参数图,该翼型的中弧线就是一条向上弯曲的弧线,称这种翼型为不对称翼型或带弯度翼型,比较典型的带弯度翼型为美国的NACA4412。 图1--翼型的几何参数 当弯度等于0时,中弧线与弦线重合,称这种翼型为对称翼型,图2就是一个对称翼型,比较典型的对称翼型为美国的NACA0012。

图2--对称翼型的几何参数 图3就是一个性能较好的适合风力机的低阻翼型,就是带弯度翼型,在水平轴风力机中应用较多。 图3--带弯度的低阻翼型 翼型的升力原理 有关翼型的升力原理解释有多种,归纳起来主要依据就是基于牛顿定律的气流偏转产生反作用力与基于伯努利原理的气流速度不同产生压差两个原理,我们结合这两个原理对翼型的升力作通俗的解释。

带弯度翼型在攻角为0度时的升力与阻力 图4就是一个带弯度翼型在攻角为0度时的流线图与压强分布图,左图就是该翼型的流线图,由于翼型上下面不对称,气流在上下面的流动状态也不同。翼型上表面就是凸起的,通道截面减小,气流的流速会加快,另一个原因就是凸起的表面使翼型后面的气压有所减小,前后的压差使得气流速度加快,特别就是翼型上表面前端流速较快。翼型下表面较平,多数气流基本就是平稳流过,由于由于上表面前端高速气流产生低压的吸引,翼型前端气流都向上表面流去,造成靠下表面的气流通道加宽,导致靠近下表面的气流速度有所下降。这样流过上表面的气流速度要比下表面快,根据伯努利原理,流速快的地方压力比流速慢的地方压力小,也就就是说翼型下方压力大于上方,压力差使翼型获得一个向上的力Fl,所以说带弯度翼型在攻角为0度时也会有升力。 图4--翼型在攻角为0度时的流线图与压强分布图图4右图就是该翼型的压力分布图,图中翼型上部分浅绿色区域内的绿色箭头线就是上表面的压力分布,箭头线的长短与方向表示该点的压

基于FSEC方程式赛车的整车压力分布测定及尾翼优化设计

基于FSEC方程式赛车的尾翼优化设计及整车压力分布测定1.实验目标: (1)通过CFD模拟不同尾翼在流场的性能进行对比优化。 (2)通过Fluent进行整车计算,得到压力云图与迹线图进行分析。 2.实验原理: FSEC是中国大学生电动方程式大赛的简称,是一项由高等院校汽车工程或汽车相关专业在校学生组队参加的汽车设计与制造比赛;各参赛车队按照赛事规则和赛车制造标准,在一年的时间内自行设计和制造出一辆在加速、制动、操纵性等方面具有优异表现的小型单人座休闲赛车。本实验基于2017年上海工程技术大学锐狮电动方程式赛车,在攻角优化完成的情况下对于其尾翼进行对比再优化和整车流体分析。 一般而言,方程式赛车的气动阻力系数在0.7-1.0之间,是目前乘用车的二至四倍。其中一方面因为赛规限制(车轮外露),另一方面是因为方程式赛车的下压力通常比阻力重要。因此在方程式赛车空气动力学方面则需要良好的处理压力与阻力的关系和气流的流动方向,进而使赛车更有竞争力。通常在方程式赛车行驶过程中,气流最先达到前翼,前翼控制着空气在赛车其余部位的流动,同时起到提供下压力和减小前轮气动阻力及引流的的作用;侧翼则控制着侧车身气流方向,使整车在结构上更加紧凑,同时减小了后轮的气动阻力,增加了重心处的下压力,使赛车操纵更加平稳;尾翼为赛车后部提供下压力,它占全部下压力的20%-25%。 相对于前翼与侧翼的各种要求,尾翼的用途只有一个,即在尽可能减小气动阻力的情况下提供下压力。对于尾翼来说,想要获得较高气动压力的途径有:增加升力翼表面积;增加升力翼弧度;通过翼型开缝延迟气流分离。对于方程式赛车,通常采用组合翼的形式。通过翼型叠加能够获得更大的翼型攻角,升力系数也随之增加,这是因为气流经过两翼间缝隙时,通过前方翼型尾部的导流作用,使气流方向能够更加贴合后方翼型,因此后方翼型可以获得比前方翼型更大的攻角而不产生气流分离。 在尾翼设计中除了攻角的确定,其次便是翼片的组合与端板的设计;本实验在攻角确定的基础上,分别在CATIA中完成三翼板、双翼板、百叶三翼板的建模,对比不同翼数的性能比与同翼数下是否添加百叶结构的性能比,得到尾翼最终设计方案。 由于赛车车速一般在100km/h,空气密度变化不大,可以近似看成是常数,因此尾翼周围空气为不可压缩流体,根据雷诺理论,流动属于湍流。因而赛车空气动力学套件气动力的模拟属于求解湍流流动问题,采用的控制方程为三维不可压缩的雷诺平均连续方程和雷诺平均N-S方程,即 其中表示略去平均符号的雷诺平均速度分量,为密度,p为压强,为 脉动速度,为应力张量分量。[

叶片的空气动力学基础

叶片的空气动力学基础

叶片的空气动力学基础 在风力机基础知识一节中介绍过叶片的升力与阻力基本知识,本节将进一步介绍相关理论知识。在风力机基础知识一节中已作介绍的不再重复,仅介绍有关内容的提高部分。 常用叶片的翼型 由于平板叶片攻角略大就易产生气流分离,阻力增大;平板的强度也很低,所以正式的叶片截面都是流线型的,即使有一定厚度阻力也很小。图1是一幅常见翼型的几何参数图,该翼型的中弧线是一条向上弯曲的弧线,称这种翼型为不对称翼型或带弯度翼型,比较典型的带弯度翼型为美国的NACA4412。 图1--翼型的几何参数 当弯度等于0时,中弧线与弦线重合,称这种翼型为对称翼型,图2是一个对称翼型,比较典型的对称翼型为美国的NACA0012。

图2--对称翼型的几何参数 图3是一个性能较好的适合风力机的低阻翼型,是带弯度翼型,在水平轴风力机中应用较多。 图3--带弯度的低阻翼型 翼型的升力原理 有关翼型的升力原理解释有多种,归纳起来主要依据是基于牛顿定律的气流偏转产生反作用力与基于伯努利原理的气流速度不同产生压差两个原理,我们结合这两个原理对翼型的升力作通俗的解释。

带弯度翼型在攻角为0度时的升力与阻力 图4是一个带弯度翼型在攻角为0度时的流线图与压强分布图,左图是该翼型的流线图,由于翼型上下面不对称,气流在上下面的流动状态也不同。翼型上表面是凸起的,通道截面减小,气流的流速会加快,另一个原因是凸起的表面使翼型后面的气压有所减小,前后的压差使得气流速度加快,特别是翼型上表面前端流速较快。翼型下表面较平,多数气流基本是平稳流过,由于由于上表面前端高速气流产生低压的吸引,翼型前端气流都向上表面流去,造成靠下表面的气流通道加宽,导致靠近下表面的气流速度有所下降。这样流过上表面的气流速度要比下表面快,根据伯努利原理,流速快的地方压力比流速慢的地方压力小,也就是说翼型下方压力大于上方,压力差使翼型获得一个向上的力Fl,所以说带弯度翼型在攻角为0度时也会有升力。 图4--翼型在攻角为0度时的流线图与压强分布图图4右图是该翼型的压力分布图,图中翼型上部分浅绿色区域内的绿色箭头线是上表面的压力分布,箭头线的长短与方向表示该点的压力

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