直升机计算流体动力学基础(招启军,徐国华)思维导图
直升机原理图
1动压科技名词定义中文名称：动压英文名称：dynamic pressure其他名称：速压定义：总压与静压之差，运动流体密度和速度平方积之半。
所属学科：航空科技（一级学科）；飞行原理（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布物体在流体中运动时，在正对流动运动的方向的表面，流体完全受阻，此处的流体速度为0，其动能转变为压力能，压力增大，其压力称为全受阻压力（简称全压或总压，用P表示），它与未受扰动处的压力（即静压，用P静表示）之差，称为动压（用P动表示）。
即：P动 = P - P静 = ρ*V*V*1/2其中：ρ为密度，V为速度推导：先看看势能的推导势能=F*S=m*g*h=ρ*Q*g*h=ρ*g*h*QF为力大小，S为面积，m为质量，g为重力加速度，h为高度，Q为体积即势能=压强*体积动能=m*V*V*1/2=ρ*Q*V*V*1/2=ρ*V*V*Q*1/2=动压*体积体积为Q，所以动压为1/2*ρ*V*V即证。
飞机飞行的原理就是运用机翼上下气流速度是不一样而产生的压力差托起飞机的，注意机翼上下的空气速度是不一样的，它是由机翼的结构和飞机的迎角所决定的。
2L=CρV^2/2,L是升力,C为升力系数,ρ是标准大气密度为一恒量,V是飞机的指示空速3直升机是怎样改变方向的陀螺效应这是一个很奇妙的物理现象，如下图，一个转动的物体，当在某一点施力，施力的效果会出现在沿转动方向90 度的地方出现，而且转动的物体会有保持原来状态，抗拒外来力量的倾向，也就是转动中物体的轴心会极力保持在原来所指的方向。
像枪管中的膛线使子弹高速旋转以保持直进性就是运用陀螺效应，直升机高速旋转的主旋翼同样的也会有陀螺效应产生，控制方式也必须考虑这种力效应延后90 度出现的陀螺效应。
陀螺仪的功用直升机飞行的基本原理是利用主旋翼可变角度产生反向推力而上升，但对机身会产生扭力作用，于是需要加设一个尾旋翼来抵消扭力，平衡机身，但怎样使尾旋翼利用合适的角度，来平衡机身呢？这就用到陀螺仪了，它可以根据机身的摆动多少，自动作出补偿讯号给伺服器，去改变尾旋翼角度，产生推力平衡机身。
第三章 流体动力学基础
v
qV q
udA
A
u 体积流量
断面平均速度 v（均速）：v qv
udA
A
AA
qv vA
过流断 面面积
注：断面平均流速 v 为假想流速，用于求解其它量时会 产生误差，应进行修正。
均匀流与非均匀流
均匀流
均匀流：流场中各流体质点流速大小、方向沿程不变，流线 为相互平行的直线。
非均匀流：流速大小或方向沿程变化，流线不平行。 均匀流一定是恒定流，恒定流不一定是均匀流
方程的意义：恒定流时流体总是从能量高的断面流向能量低 的断面。
2020/3/22
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元流能量方程的特例 ： z1＋
p1
＋
u12 2g
z2＋
p2
＋
u
2 2
2g
hw12
1） 理想流体：没有粘性力，没有能耗，h′w 1－2＝0，
z1＋
p1
＋ u12 2g
z2＋
p2
＋ u22 ＝const
2g
——称不可压缩理想流体元流恒定流单重流体能量方程
mt2 mt3
二 迹线与流线
迹线（Path Line）——是指质点在某一时段内的运动轨迹线。
迹线是拉格朗日法对流体运动的描述。
为了形象描述流场中的流动情况引入的流线的概念
某时刻，在流场中任取一 流体质点A1，绘出该时刻流体
质点的流速矢量u1，在u1矢量
线上再画出距A1 点很近的A2点， 绘出在同一时刻通过A2点的流 体质点的流速矢量……
欧拉法描写流场时运动要素是时、空（x,y,z,t）的连续函数：
uuxy
ux (x, y, z,t) uy (x, y, z,t)
直升机飞行原理(图解)
飞行原理（图解）直升机能够垂直飞起来的基本道理简单，但飞行控制就不简单了。
旋翼可以产生升力，但谁来产生前进的推力呢？单独安装另外的推进发动机当然可以，但这样增加重量和总体复杂性，能不能使旋翼同时担当升力和推进作用呢？升力-推进问题解决后，还有转向、俯仰、滚转控制问题。
旋翼旋转产生升力的同时，对机身产生反扭力（初中物理：有作用力就一定有反作用力），所以直升机还有一个特有的反扭力控制问题.直升机主旋翼反扭力的示意图没有一定的反扭力措施，直升机就要打转转/ 尾桨是抵消反扭力的最常见的方法直升机抵消反扭力的方案有很多，最常规的是采用尾桨。
主旋翼顺时针转，对机身就产生逆时针方向的反扭力，尾桨就必须或推或拉，产生顺时针方向的推力,以抵消主旋翼的反扭力.抵消反扭力的主旋翼-尾桨布局，也称常规布局，因为这最常见/ 典型的贝尔407 的尾桨主旋翼当然也可以顺时针旋转，顺时针还是逆时针，两者之间没有优劣之分。
有意思的是,美、英、德、意、日直升机的主旋翼都是逆时针旋转,法、俄、中、印、波兰直升机都是顺时针旋转，英、德、意、日的直升机工业都是从美国引进许可证开始的，和美国采用相同的习惯可以理解,中、印、波兰是从前苏联和法国引进许可证开始的,和法、俄的习惯相同也可以理解，但美国和俄罗斯为什么从一开始选定不同的方向,法国为什么不和选美国一样的方向，而和俄罗斯一致，可能只是一个历史的玩笑。
各国直升机主旋翼旋转方向的比较尾桨给直升机的设计带来了很多麻烦。
尾桨要是太大了，会打到地上,所以尾桨尺寸受到限制，要提供足够的反扭力，就需要提高转速，这样，尾桨翼尖速度就大，尾桨的噪声就很大。
极端情况下,尾桨翼尖速度甚至可以超过音速，形成音爆.尾桨需要安装在尾撑上,尾撑越长,尾桨的力矩越大,反扭力效果越好，但尾撑的重量也越大。
为了把动力传递到尾桨，尾撑内需要安装一根长长的传动轴,这又增加了重量和机械复杂性.尾桨是直升机飞行安全的最大挑战，主旋翼失去动力，直升机还可以自旋着陆;但尾桨一旦失去动力，那直升机就要打转转，失去控制.在战斗中，直升机因为尾桨受损而坠毁的概率远远高于因为其他部位被击中的情况。
流体动力学基础2分解
9
4-3
伯 诺 里 方 程 及 其 应 用
应用伯诺里方程的几个要点
1 注意使用均匀流的静压方程
p1
z1
C1，
p2
z2
C2
C1、C2分别代表两个不同的过 流断面， C1 C2
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4-3
伯 诺 里 方 程 及 其 应 用
应用伯诺里方程的几个要点
2 尽量使用已知参数比较多的均匀流或缓变流断面， 注意基准面的选择
从两张纸中间吹气，纸张是合拢还是分开？
4 对付强劲的台风为什么要关窗户？ 5 龙卷风来了为什么要赶紧开门窗？ 6 飞旋镖、飞板为什么能自手中飞出后又回到身边？
14
4-3
伯 诺 里 方 程 及 其 应 用
1 飞机为什么能飞起来？——机翼升力 地面效应是如何产生的？
波音747飞机的巡航速度500m/s，机翼面积约 500m2，若在机翼上下面产生2.2m/s的速度差， 则产生约340吨的升力。而飞机自重180吨、载重 66吨。
z2 8 1.5 3.5 6m p2 pa 0, v2 ?
1个未知数，1个方程，可求解速度 v2 vc
上面的方程即为补充的方程
[解] 将上面的分析过程逆行写出即可。
相对压强 hc
pc
3.5mH2O
vc2 2g
2mH 2O
•水的汽化压强
绝对压强 pv 2340 pa hv 0.234mH 2O 若不计损失，压强 hc 9.766mH 2O
4
5 6
0.62
用
孔板流量计及其流量系数
0.60
104
105
d2 d1
7 8 9 10 11
106 12
v1d1
4
直升机空气动力学基础--课件
直升机空气动力学基础
—第八章 直升机空气动力学实验
旋臂式模型旋翼机动飞行试验机
国际首创，获国家技术发明三等奖
直升机涡环边界试验研究 直升机贴地飞行试验 直升机盘旋试验 直升机瞬态操纵响应试验 旋翼/机翼气动干扰试验 倾转机旋翼/机翼气动干扰试验 大机动旋翼非定常气动力试验 ……
旋翼动力学国防科技重点实验室
直升机空气动力学基础
—第八章 直升机空气动力学实验
倾转旋翼试验台
南航 “211”国家重点学科建设 “新概念 倾转旋翼飞行器综合试验系统”项目的重 要组成部分。建成了一套能够进行倾转旋 翼飞行器及未来新一代高速旋翼飞行器技 术研究的综合试验系统，拓展了实验室的 研究能力。2006年完成并通过了国家 “211”建设项目的验收。它的建成将为我 国研制倾转旋翼飞行器提供技术基础，并 为武器装备的发展提供技术支撑。
直升机空气动力学基础
—第八章 直升机空气动力学实验
1.5 Cu
P
1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 0
Experimental Value Calculation Value
3 Cu
P
2 1 0 -1
Experimental Value Calculation Value
=0.05,CT/=0.156, point# 1
863-705项目 国防基础科研课题 重点实验室基金课题
旋翼动力学国防科技重点实验室
直升机空气动力学基础
—第八章 直升机空气动力学实验
直升机飞行特性与动力学综合试验系统 可模拟模型旋翼的六自由度 运动，为研究直升机机动飞 行条件下的旋翼气动和动力 学特性创造了条件。该试验 系统的建成提升了我室在直 升机空气动力学、飞行力学 和动力学方面的综合科研能 力，也为发展和试验新一代 旋翼飞行器提供了先进的试 验手段。 旋翼动力学国防科技重点实验室
流体力学课程内容思维导图设计及教学应用
流体力学课程内容思维导图设计及教学应用作者：刘岩李敏来源：《中国教育技术装备》2019年第22期摘; 要将思维导图法应用于流体力学课程教学中，以更好地讲解知识点之间内在关系。
分别设计用于章节概览、知识点小结、章节总结等方面的思维导图，将这些思维导图用于课程的课前预习、课堂学习和课后总结教学活动中，发现思维导图有助于提高流体力学课程教学质量。
本研究结果可供流体力学课程教学参考。
关键词流体力学;思维导图;教学方法;逻辑关系中图分类号：G642; ; 文献标识码：B文章编号：1671-489X（2019）22-0038-04Mind Mapping Design and Teaching Application of Fluid Mecha-nics Course Content//LIU Yan， LI MinAbstract The mind mapping method is applied to the teaching of fluid mechanics to better explain the internal relationship among knowledge points. This paper has designed mind maps for chapter overview， knowledge points summary， chapter summary and so on. These mind maps are used in the teaching activities such as pre-class preparation， classroom learning and after-school summarization. It isfound that the mind maps help to improve the teaching effect of the fluid mechanics course. The results of this study can be used as a reference for the teaching of fluid mechanics.Key words fluid mechanics; mind map; teaching method; logical relation1 引言流体力学课程是热能与动力工程专业的重要专业核心课，是进一步学习流体输配管网、空气调节、建筑环境学、制冷原理与技术、泵与风机等课程的基础，具有举足轻重的专业地位。
流体力学复习知识结构图
产生运动的原因： 产生运动的原因：
相对运动： 相对运动：剪切流
第九章 缝隙流动
1.两固定板间的层流流动：压差流 平行板：N-S方程 ∆p u= (h − z ) z 2µ L
Bh3∆p qv = B ∫ udz = 12µ L 0
h
12 µ Lqv ∆p = Bh3
倾斜板：
第九章 缝隙流动
2.具有相对运动两板间的缝隙流动： 剪切流
第五章 流体动力学
运动微分方程：
f 理想： x − ∂p 1 ∂u ∂u ∂u ∂u = +u +v +w ∂x ρ ∂t ∂x ∂y ∂z
1 ∂p ∂ 2u ∂ 2 u ∂ 2 u ∂ ∂u ∂v ∂w du f + )] = 实际：x − [ − µ ( 2 + 2 + 2 ) − µ ( + ρ ∂x ∂x ∂y ∂z ∂x ∂x ∂y ∂z dt
Cd =
qv A 2( gH +
∆p
ρ
)
理论流量（C处的面积没有收缩、出流 处没有局部阻力的影响时C处的流量）
0.60~0.62
Cd Cc = Cv
0.64
第九章 缝隙流动
各种缝隙的流动特性及其流量公式，作为分析 和计算元件泄漏的依据。
平面缝隙 缝隙 环形缝隙 特征： 特征： 小 摩阻大 压差： 压差： Re小 小 压差流 层流 混合流 平行 楔形
2.能量损失的原因（粘性、流体与管道的摩擦） 能量损失的两种方式（单位重量流体的能量损失） 沿程阻力损失 局部阻力损失
L v2 hλ = λ d 2g
v2 hζ = ζ 2g
第七章 流体在管道中的流动
3.圆管中的层流流动
初中物理：所有章节思维导图！全面系统，考前必看！
初中物理：所有章节思维导图！全面系统，考前必看！我是一只初中物理老师。
每天会发一篇：（1）我2009年12月至今的教学经验，所写的考试提分方法；（2）优秀家长将落后孩子培养进步的真实经历，经验总结；（3）学霸孩子自己的学习心得。
我是柴森，我在西城，我爱大北京！柴森：此文来自网络，非原创。
思维导图，知识点一目了然。
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初中阶段所学的物理知识，可以分成五个部分：声、光、电、力、热。
声学部分：1章1、声现象光学部分：2章1、光现象2、透镜及其应用电学部分：7章1、电流和电路2、电压和电阻3、欧姆定律（电流与电压、电阻的关系）说明：所谓纯电阻电路就是将电能转化为内能的电路。
比如电阻、电灯。
而非纯电阻电路还会把电能转化为其他形式的能。
比如电风扇、电动机会把电能转化成大部分的机械能和一小部分的内能（电器发热）此时，电流和电压、电阻的关系就不适用欧姆定律。
4、电能与电功率5、电热与安全用电6、电与磁的关系7、信息的传递力学部分：7章1、质量和密度2、运动和力的关系说明：物理学中所谓运动状态是指物体运动速度，包含速度大小和速度方向。
只要有一个改变了，就算运动状态改变。
比如做匀速圆周运动（速度大小不变，而方向时刻改变）的物体，即他的运动状态是改变的，因此可以判断它受到的力肯定不是平衡力。
3、常见的力：重力、弹力、摩擦力4、简单机械：杠杆和滑轮说明：平衡的杠杆既满足合力为0，也满足杠杆平衡条件。
5、压强6、浮力浮力产生的原因：流体对物体的各个方向压力的合力7、功功率机械能热学部分：3章1、物态变化2、热和能3、能源与可持续发展tips：1、各位同学可以选择自己即将考试的内容查看哦。
比如中考复习的同学可以参考最新的中考说明把相关知识点结合此思维导图看。
2、看的过程中要尝试回忆公式和定律，如果想不起来，就要查看书和笔记，争取记住。
3、祝大家中考、期末取得好成绩！—————————————————我是一个网课小老师，我相信：只要懂题型方法，每个孩子都能大幅提高。