空气动力学基础(英文版)第二章
空气动力学基础-第2章
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§2.1.1 拉格朗日方法与欧拉方法
因为质点的坐标位置是时间 t 的函数，对于给定的流体质点（a，b，c） ，速度表达式是： 流体质点的加速度为：
2.1.1 拉格朗日方法与欧拉方法
这里使用偏导数是因为坐标同时是时间和质点标号的函数，求导时要求a,b,c固定不变，即求导是针对同一流体质点的。
实验录像：迹线、脉线、时间线与流线的关系
2.1.3 流线、流管、流面与流量
例. 设有一个二维非定常流场其速度分布是 ： 求t=0时过（1，1）的流线和迹线。问定常时 结果如何？ 解： 求流线，由流线方程（其中 t 固定当常数看） ： 积分得任一时刻 t 流线族为：
t=0时刻流线族为： （这也是定常流流线族）
第 2 章 流体运动学和动力学基础
2.1 描述流体运动的方法 2.2 流体微团运动的分析 2.3 理想流体运动微分方程组 2.3.1 连续方程 2.3.2 Euler运动微分方程组 2.3.3 Bernoulli积分及其物理意义 2.3.4 Bernoulli方程的应用 § 2.4 流体运动积分方程组 2.4.1 Lagrange型积分方程 2.4.2 Reynolds输运方程 2.4.3 Euler型积分方程 § 2.5 环量与涡
流线与速度方向相切即：
4
2.1.3 流线、流管、流面与流量
或流线上的切线切线方向数与速度方向数对应成比例，表为微分的关系则有
此式称为流线微分方程。
设流线上位移向量： 又设速度向量：
3
流线是反映流场某瞬时流速方向的曲线。其是同一时刻，由不同流体质点组成的。与迹线相比，迹线是同一质点不同时刻的轨迹线。根据流线的定义，可知流线具有以下性质： 在定常流动中，流体质点的迹线与流线重合。在非定常流动中，流线和迹线一般是不重合的。 在定常流动中，流线是流体不可跨越的曲线。 2.1.3 流线、流管、流面与流量
空气动力学基础 安德森 双语
空气动力学基础安德森双语引言空气动力学是研究空气对物体运动的影响的学科，它在航空航天工程、汽车工程、建筑设计等领域都有广泛的应用。
本文将以安德森的《空气动力学基础》为基础，通过双语方式探讨空气动力学的基本概念、原理和应用。
空气动力学概述什么是空气动力学•空气动力学是研究空气对物体运动的影响的学科。
•它主要研究空气动力学力学、空气动力学热力学和空气动力学光学等方面的问题。
空气动力学的应用领域•航空航天工程：研究飞机和火箭等飞行器的设计和性能。
•汽车工程：研究汽车的空气动力学性能，提高汽车的操控性和燃油经济性。
•建筑设计：研究建筑物的空气流动，改善室内空气质量和降低能耗。
空气动力学基本原理流体力学基础1.流体的定义：流体是指能够流动的物质，包括液体和气体。
2.流体的运动描述：流体的运动可以通过速度场和压力场来描述。
3.流体的运动方程：流体的运动可以由连续性方程、动量方程和能量方程描述。
空气动力学力学1.空气动力学力学的基本原理：空气动力学力学研究空气对物体的力学作用。
2.升力和阻力：升力是垂直于飞行器运动方向的力，阻力是与飞行器运动方向相反的力。
3.升力和阻力的计算：升力和阻力可以通过气动力系数和流体动力学原理进行计算。
空气动力学热力学1.空气动力学热力学的基本原理：空气动力学热力学研究空气对物体的热力学作用。
2.空气的物理性质：空气的物理性质包括密度、压力和温度等。
3.空气的热力学过程：空气的热力学过程可以通过气体状态方程和热力学原理进行描述。
空气动力学光学1.空气动力学光学的基本原理：空气动力学光学研究空气对光的传播和折射的影响。
2.折射现象：当光线从一个介质传播到另一个介质时，会发生折射现象。
3.折射定律：折射定律描述了光线在折射过程中的角度关系。
空气动力学的应用航空航天工程中的应用1.飞行器设计：空气动力学原理用于飞行器的气动外形设计和性能评估。
2.飞行力学：空气动力学原理用于飞行器的姿态控制和飞行性能分析。
空气动力学基础 安德森 双语
空气动力学基础安德森双语《空气动力学基础：安德森双语》1. 引言空气动力学是研究飞行器在空气中运动的力学原理，它对于航空航天工程领域有着深远的影响。
本文将以经典教材《空气动力学基础》（Fundamentals of Aerodynamics）为依据，结合安德森（John D. Anderson）提出的双语教学理念，深入探讨这一领域的基础知识。
2. 空气动力学基础概述2.1 空气动力学的定义与重要性2.2 安德森对于双语教学的理念解读2.3 《空气动力学基础》这一教材的特点和优势3. 空气动力学基本理论3.1 气体动力学方程及其意义3.2 麦克斯韦方程组在空气动力学中的应用3.3 安德森对于这些基本理论的教学方法4. 飞行器设计中的应用4.1 对于飞行器气动设计的要求4.2 安德森双语教学对于多国家工程师的启发4.3 气动优化在飞行器设计中的应用实例5. 个人观点与总结5.1 对于双语教学的认识与体会5.2 空气动力学基础对于航空航天领域的重要性5.3 对于《空气动力学基础》教材的个人评价在学完《空气动力学基础》这门课之后，我对于这一领域有了更加深入的理解。
安德森提出的双语教学理念不仅让更多的学生能够接触和学习到这一知识，也为多国家的工程师们带来了更多的启发与帮助。
希望未来能够看到更多的优质教材以及教学方法的出现，推动航空航天领域的发展与进步。
空气动力学是航空航天领域的核心学科之一，它研究飞行器在空气中的运动和受力情况。
在现代航空航天工程中，空气动力学的理论基础和应用技术被广泛应用于飞行器的设计、制造和运行中。
本文将继续深入探讨空气动力学基础的相关内容，并结合安德森提出的双语教学理念进行进一步的思考和解析。
在空气动力学基础概述部分，我们已经介绍了空气动力学的基本定义和重要性，以及安德森对于双语教学的理念解读。
空气动力学是研究飞行器在空气中受到的气动力学影响，包括升力、阻力和推进力等。
它对于飞行器的设计、性能和稳定性具有重要的影响。
空气动力学英文PPT(Chapter_02)
an infinitesimally small fluid element in the flow, with a differential volume.
It contains huge large amount of molecules Fixed and moving infinitesimal fluid element. Focus of our investigation for fluid flow.
Fixed control volume and moving control volume. Focus of our investigation for fluid flow.
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2.3.2 Infinitesimal fluid element approach
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2.3.3 Molecule approach
Definition of molecule approach:
The fluid properties are defined with the use of suitable statistical averaging in the microscope wherein the fundamental laws of nature are applied directly to atoms and molecules. In summary, although many variations on the theme can be found in different texts for the derivation of the general equations of the fluid flow, the flow model can be usually be categorized under one of the approach described above.
《空气动力学基础》双语教学译注版
空气动力学基础I. 研究背景1. 空气动力学是航空航天工程领域的重要基础学科，它主要研究空气在物体表面流动时产生的力和力矩，以及由此产生的运动和变形。
2. 空气动力学的研究内容包括流体力学、气动力学和飞行力学等多个领域，涉及了空气流动的基本规律、飞行器的设计与性能分析等方面。
II. 基本理论1. 流体力学：流体是连续介质，它可以是液体也可以是气体。
流体力学研究流体的运动规律和作用力学，主要涉及流体流动的基本方程、流速场、压力场等内容。
2. 气动力学：气动力学是研究气体在物体表面流动时所受到的压力和摩擦力，以及由此产生的升力和阻力等问题。
它在飞行器设计与性能分析中发挥着重要作用。
3. 飞行力学：飞行力学是研究飞行器在空气中运动规律的学科，主要包括飞行器的姿态稳定性、飞行性能和操纵性等方面。
III. 实际应用1. 航空航天工程：空气动力学是航空航天工程中不可或缺的基础学科，它在飞行器设计、气动外形优化、飞行性能分析等方面发挥着重要作用。
2. 车辆设计：除了航空航天领域外，空气动力学知识也广泛应用于汽车、列车等车辆的设计与优化，以降低空气阻力并提高运行效率。
3. 建筑工程：在建筑结构设计中，空气动力学对于建筑物的抗风性能分析、风荷载计算等方面都起着重要作用。
IV. 研究现状1. 数值模拟：随着计算机技术的不断发展，数值模拟已成为空气动力学研究的重要手段，其在流场仿真、气动外形优化等方面发挥着重要作用。
2. 实验研究：实验研究是空气动力学研究中不可或缺的部分，通过风洞实验等手段可以获取流场数据和气动力学参数，为理论研究和工程应用提供重要支撑。
3. 多学科交叉：当前，空气动力学正逐渐向多学科交叉发展，与材料科学、控制科学、计算机科学等学科融合，形成了新的研究热点和领域。
V. 总结与展望1. 空气动力学作为航空航天工程的基础学科，对于飞行器设计与气动外形优化至关重要，其在航空、汽车、建筑等领域的应用前景广阔。
空气动力学基础02空气动力学ppt精选课件
如果流体微团流过时的流动参数——速度、压力、温度、密 度等不随时间变化，这种流动就称为定常流，这种流场被称 为定常流场。
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2.1.4 流线、流线谱、流管和流量
流线和流线谱
在定常流动中，空气微团流过的路线（轨迹）叫作流线。 由许多流线所组成的图形，叫做流线谱。 一般情况下流线不能相交。因此，由许多流线所围成的管子
机翼下表面的气流速度要减小，小于前方气流的速度，同时 ，静压要上升，高于前方气流的大气压力。
空气动力学与飞行原理
第2章 空气动力学
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知识要求
熟练掌握流体流动的基本规律 熟练掌握机体几何外形参数的表示和概念 能够根据相关知识对飞机所受空气动力进行分析 掌握高速飞行理论
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2.1 流体流动的基本概念
研究
作用在飞机上的空气动力
气流
空气的流动称为气流。 空气相对物体的流动，称为相对气流。
连续介质
组成介质的物质连成一片，内部没有任何空隙。
在其中任意取一个微团都可以看成是由无数分子组成 ，微团表现出来的特性体现了众多分子的共同特性。
微小的局部也可代表整体
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2.1.3 流场、定常流和非定常流
流场
流体流动所占据的空间。
非定常流
在流扬中的任何一点处，如果流体做困流过时的流动多数随 时间变化，称为非定常流；这种流场被称为非定常流场。
机身长度Lah 最大当量直径Dah 长细比λah =Lah/Dah
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2.4 作用在飞机上的空气动力
2.4.1 空气动力、升力和阻力 2.4.2 升力的产生 2.4.3 阻力 2.4.4 升力和阻力 2.4.5 升力系数曲线、阻力系数曲线和升阻比曲线、极
曲线 2.4.6 机翼的压力中心和焦点(空气动力中心)
FundamentalsofAerodynamics第六版课程设计 (2)
Fundamentals of Aerodynamics第六版课程设计介绍本文是基于Anderson的《Fundamentals of Aerodynamics第六版》所设计的课程，旨在提供一个深入学习流体力学和空气动力学的机会，同时帮助学生掌握相关领域的基本知识和技能。
课程大纲第一章：流体力学基础本章介绍流体力学的基本知识，包括流体力学的定义、基本假设、运动学和动力学公式以及基本方程。
本章还将讨论质量、动量、能量守恒定律以及连续性方程等基本概念和原理。
第二章：建立流场方程本章将介绍针对不同情况的流场方程的建立，包括欧拉方程、NSE（Navier-Stokes Equation）等。
第三章：飞行力学基础本章将介绍飞行力学的基本知识，包括飞行器的运动学和动力学方程、空气动力学基本原理以及气动力和控制力等。
第四章：气动力学基础本章将讨论气动力学的基本理论和原理，包括气动力学的定义、不同形状的流体对气动力的影响以及绕流等。
第五章：气动力学数值计算方法本章将介绍用于计算气动力学的数值方法，包括CFD（Computational Fluid Dynamics）等。
第六章：气动力学的应用本章将介绍气动力学的具体应用，包括飞行器设计、气动优化和空气动力学性能评估等。
课程目标课程的主要目标是：•帮助学生掌握流体力学和空气动力学的基本知识和技能；•培养学生的气动力学分析和设计能力；•提供学生探索流体力学和空气动力学不同应用领域的机会；•帮助学生了解气动力学在工程领域的现状和未来发展趋势。
课程要求课程要求学生：•熟练掌握本课程的基础知识和技能；•参加课程中的讨论和实践活动；•独立完成相关课程作业和项目；•提高自己独立思考和解决问题的能力。
课程评估该课程的评估方式包括以下因素：•期末考试占成绩的40％；•课程项目占成绩的30％；•课堂参与占成绩的20％；•平时作业占成绩的10％。
结论本课程旨在提供一个深入学习流体力学和空气动力学的机会，帮助学生掌握相关领域的基本知识和技能，并探索气动力学在工程领域的具体应用。
第二章空气动力学基础
雷诺数原始公式是：
• Re=ρ‧V‧b/μ ρ是空气密度、V是气流速度、b是 翼弦长、μ黏性系数。因对模型飞机而言空气密度与 黏性系数是定值，因为你不会飞很高故空气密度不变， 而且你不会飞到水里故黏性系数不变，故以上公式可 简化为：
• Re=68500‧V‧b V单位是公尺/秒 b是公尺。雷诺数越 大越不容易失速，一架飞机的失速角不是一定值，速 度越慢时﹝雷诺数小﹞越容易失速，翼面负载越大时， 因飞行时攻角较大也越容易失速，三角翼飞机翼弦都 很大，所以雷诺数大，比较不容易失速。
• 第五节 翼面负载
翼面负载就是主翼每单位面积所分担的重量， 这是评估一架飞机性能很重要的指针，模型飞 机采用的单位是每平方公寸多少公克﹝g/dm2﹞， 实机的的单位则是每平方公尺多少牛顿 ﹝N/m2﹞，翼面负载越大意思就是相同翼面积 要负担更大的重量，如果买飞机套件的话大部 分翼面负载都标示在设计图上，计算翼面负载 很简单，把飞机﹝全配重量不加油﹞秤重以公 克计，再把翼面积计算出来以平方公寸计﹝一 般为简化计算，与机身结合部分仍算在内﹞两 个相除就得出翼面负载，例如一架30级练习机 重1700公克，主翼面积30平方公寸，则翼面负 载为56.7 g/dm2。
第三节 翼型介绍
飞机最重要的部分当然是机翼了，飞机能飞在空 中全靠机翼的浮力，机翼的剖面称之为翼型，为 了适应各种不同的需要，航空前辈们发展了各种 不同的翼型，从适用超音速飞机到手掷滑翔机的 翼型都有，翼型的各部名称如﹝图3-1﹞
因为翼型实在太多种类了，一般人如只知编号没 有坐标也搞不清楚到底长什么样，所以在模型飞 机界称呼翼型一般常分成以下几类﹝如图3-2﹞：
液冷式发动机
空冷式发动机
• 我们先要了解阻力如何产生，一架飞行中飞机阻 力可分成四大类：
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Chapter 2
Aerodynamics: Some Fundamental Principles and Equations
There is so great a difference between a fluid and a collection of solid particles that the laws of pressure and of equilibrium of fluids are very different from the laws of the pressure and equilibrium of solids . Jean Le Rond d’Alembert, 1768
(a) The control volume fixed in space : ●fixed →no change in shape or volume ●particles, therefore mass passing through boundary ●forces interacting on boundary ●energy may exchange through boundary (work, heat)
A ds A dS
C S
Where area S is bounded by the closed curve C.
The surface integral of A over S is related to the volume integral of ▽· (divergence of A) over V by divergence’ A theorem (also called Gauss Formula):
2.3.2 Infinitesimal fluid element approach
Definition of infinitesimal fluid element: Imagine an infinitesimally small fluid element of a differential volume dV (微元体积, 体积微元). The fluid element is infinitesimal in the same sense as differential calculus; However it is large enough to contain enough fluid particles, i.e., contains a huge number of molecules. ●A fluid element may have shape, volume. (a) May be fixed in space (fluid moving through) (b) May move with fluid (always the same fluid particles)
Aerodynamics is a fundamental science, steeped (浸，泡，浸透）in physical observation. So we should make every effort to gradually develop a “physical feel” for the material.
1. Invoke （诉诸于）three fundamental physical principles which are deeply entrenched (deeply-believed, in-grained根深蒂固相 信地) in our macroscopic observations of nature, namely, a. Mass is conserved, that’s to say, mass can be neither created nor destroyed.
volume V, and the closed surface which bounds the control volume is defined as control surface S.
Fixed control volume and moving control volume: (a) A control volume may be fixed in space with the fluid moving through it; (b) Alternatively, the control volume may be moving with the fluid such that the same fluid particles are always inside it.
Emphasis of this section:
1. What is a suitable model of the fluid? 2. How do we visualize this squishy substance in
order to apply the three fundamental principles? 3. Three different models mostly used to deal with aerodynamics. finite control volume （有限控制体） infinitesimal fluid element （无限小流体微团） molecular （自由分子）
2.2 Review of Vector relations
2.2.1 to 2.2.10 Skipped over 2.2.11 Relations between line, surface, and volume integrals
The line integral of A over C is related to the surface integral of ▽×A (curl of A) over S by Stokes’ theorem (Stokes formula):
How to make reasonable judgments on difficult problems: An important virtue of all successful aerodynamicists is that they have good “physical intuition” based on thought and experience, which allows them to make reasonable judgments on difficult problems.
b. Newton’s second law: force=mass☓acceleration
c. Energy is conserved; it can only change from one form to another 2. Determine a suitable model of the fluid. 3. Apply the fundamental physical principles listed in item 1 to the model of the fluid determined in item 2 in order to obtain mathematical equations which properly describe the physics of the flow.
PART
I
(Chapters 1 and 2)
FUNDAMENTAL PRINCIPLES （基本原理）
In part I, we cover some of the basic principles that apply to aerodynamics in general. These are the pillars on which all of aerodynamics is based
In this chapter, basic equations of aerodynamics will be derived.
(How are the equations developed?)
Phed with the development of these equations
Which one to use depends on the focus of our investigation on fluid flow.
Notes:
In some other text books, !!!!!define or call the control volume fixed in space ☛control volume (控制体), !!!!! whereas call the moving control volume containing the same particles ☛system (系统）(归柯庭,汪军,等：《工程流体力学》，科学出版社) or 质量体 (张兆顺,崔桂香:《流体力学》,清华大学出版社) Besides, in these books, they use Reynolds Transport Theorem (雷诺输运定理) to derive the continuity equation, momentum equation, and energy equation.
A dS ( A)dV
Where volume V is bounded by the closed surface S. If p represents a scalar field, a vector relationship analogous to divergence theorem is given by gradient theorem:
(b) The control volume moving with the fluid ●moving with fluid →may change in shape and volume ●no particles, therefore no mass passing through boundary (no change in mass) ●forces interacting on boundary ●exchange of energy, work, heat may exist through boundary