气动计算
气动的基本公式
气动的基本公式
气动学是研究流体（尤其是气体）在运动中所产生的力和机械现象的科学。
在气动学中，基本公式如下：
1. 运动方程：描述流体运动的方程。
根据质量守恒定律和动量守恒定律可以得到运动方程，其中包括连续性方程（质量守恒）、动量方程（牛顿第二定律）和能量方程。
2. 静压力公式：描述在静止流体中由于流体的压力差产生的力。
根据静力学公式，静压力等于液体或气体的压强乘以液体或气体受力面积。
3. 动压力公式：描述在流体运动中由于流速而产生的压力。
根据动力学公式，动压力等于流体的密度乘以流体速度平方的一半乘以流体受力面积。
4. 抗阻公式：描述物体在流体中受到的阻力。
根据流体动力学公式，抗阻力等于流体的密度乘以物体受到的阻力系数乘以物体的横截面积乘以物体速度的平方的一半。
这些基本公式是气动学中的核心公式，可以用于解释和计算流体在运动中所产生的力以及其他相关机械现象。
气动理论基本计算
1. 建立数学模型
02 根据飞行器结构和气动特性，
建立相应的数学模型。
2. 参数化设计
03 将飞行器的关键参数进行参数
化处理，以便于优化设计。
3. 优化算法选择
04 根据问题特点选择合适的优化
算法，如遗传算法、粒子群算 法等。
4. 数值模拟与评估
05 通过数值模拟对飞行器的气动
性能进行评估，找出潜在的优 化方向。
05
气动优化设计计算
气动优化设计的目标与原则
目标
提高飞行器的气动性能，包括减小阻力、提升升力、优化稳定性等。
原则
基于空气动力学原理，结合飞行器的结构特点和使用要求，进行合理的气动布 局和部件优化。
气动优化设计的方法与流程
方法
01 采用数值模拟、风洞试验、飞
行试验等多种手段进行气动性 能评估和优化。
实例二
某型战斗机进气道优化 设计
目标
减小进气道的总压损失 和出口流场畸变。
气动优化设计的应用实例
方法
采用数值模拟和风洞试验相结合的方法，对进气道结构进行优化设计。
结果
经过优化设计，进气道的总压损失降低了20%，出口流场畸变得到了有效改善，提 高了发动机的工作效率和飞机的性能。
06
气动计算软件介绍
统计平均法
对湍流流动和气动噪声的时间历程 进行统计平均，得到湍流流动和气 动噪声的统计特性。
气动噪声的控制技术
设计优化
通过对飞行器、发动机等 气动结构进行优化设计， 减小或避免气动噪声的产 生。
声学覆盖层
在气动结构表面覆盖声学 材料或结构，吸收或散射 气动噪声能量，降低噪声 声压级。
主动控制技术
利用传感器、作动器和控 制器等装置，主动控制湍 流流动，减小或避免气动 噪声的产生。
飞行器气动性能的计算方法研究
飞行器气动性能的计算方法研究随着航空技术的快速发展，飞行器的气动性能计算方法也越来越成熟。
气动性能是指飞行器在空气中飞行时受到的气动力和气动力矩的大小和方向，它是整个飞行器设计和性能验证的关键。
本文将基于国内外的研究成果，综述目前常见的飞行器气动性能计算方法。
一、飞行器气动性能计算方法为了研究飞行器的气动性能，研究者们发展出了一系列计算方法，主要包括解析解法、数值解法和实验方法。
1. 解析解法解析解法是指通过数学公式推导出飞行器的气动性能，在计算过程中可以快速得到结果。
这种方法能够描述飞行器的气动力和气动力矩分布情况，对于设计初期的初步估算和量化分析非常有用。
但是，它只适用于形状简单的几何体和气动流场简单的情况。
2. 数值解法数值解法是利用数值计算技术，通过离散化求解飞行器与周围气流相互作用的流场方程，从而得到飞行器的气动力和气动力矩。
数值解法具有高精度、适用范围广等优点，但是计算量较大，需要高性能计算机进行运算。
3. 实验方法实验方法是指通过实验手段测量得到飞行器的气动性能。
这种方法可以得到准确可靠的实验数据，对于验证气动性能计算方法和分析特殊情况非常有用。
但是，实验方法受环境条件和实验设备的影响较大，成本较高。
二、气动性能计算方法应用气动性能计算方法在飞行器设计中具有十分重要的应用，主要体现在以下几个方面：1. 飞行器飞行性能预测在飞行器设计初期，通过数值解法或解析解法对飞行器气动力学进行计算，可以快速预测飞行器飞行性能，并且为设计提供参考。
2. 飞行器气动布局优化通过数值解法或实验方法，可以对飞行器进行详细的气动布局优化，从而避免在飞行器试飞阶段出现意外情况，减少试飞时间，提高设计效率和成功率。
3. 飞行器安全验证在飞行器设计完成后，通过数值解法和实验方法对其气动性能进行测试和验证，可以保证飞行器设计的合理性和安全性。
三、结论本文综述了目前常见的飞行器气动性能计算方法，包括解析解法、数值解法和实验方法。
7-轴流压气机气动计算
按照功率确定：
ladk
k 1 * k * k RT1 c 1 241.5kJ / kg k 1
若H u 30kJ / kg 则：z 8 ~ 9
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 2、分配各级的绝热压缩功：
ladk
k 1 * k * k RT1 c 1 241.5kJ / kg k 1
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 级进口参数确定：
进气道总压损失系数 进口总压 进口密度
P 1 1 RT1
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 结构参数确定：
由连续方程确定进口面积 确定进口外径 确定平均直径
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 基元级速度三角形的确定：
si
H sm
28kJ / kg
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 各级等熵功分配：
第一级：（0.5~0.6）Hsm（15kJ/kg） 中间级：（1.08~1.1） Hsm （32kJ/kg）
末级： Hsm （28kJ/kg）
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 各级通流度） 轴向速度
需确定多变效率与重热系数
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 2、多变压缩功：
dp
n RT1 ( c n 1) n 1
n 1
多变效率
n k 1 p n 1 k
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 级效率的选取：
多变效率：0.89 压气机效率：
*
二元非对称喷管气动计算
二元非对称喷管气动计算1.原理：二元非对称喷管气动计算的原理基于一维可压缩流体力学方程和连续性方程。
通过求解这些方程，可以得到喷管内流场的速度、压力等气动性能参数，进而评估喷管的设计方案。
2.方法：二元非对称喷管气动计算通常采用数值方法进行求解。
其中，流场方程可以通过有限差分法或有限元法离散化求解。
同时，为了提高计算精度，还可以采用网格细化和迭代求解等方法。
3.特点：与对称喷管气动计算相比，二元非对称喷管气动计算具有以下特点：a)流场分布复杂：由于喷管的非对称性，流场分布更加复杂，存在压力不平衡、速度不均匀等现象。
b)边界条件多样：喷管的非对称性导致边界条件的变化，需要针对不同部分进行分别设置，增加了计算的难度。
c)存在气动失稳：由于非对称性的存在，喷管容易产生气动失稳现象，如横向摆振、纵向脱泡等，因此需要对此进行特别考虑。
4.实际案例：以一个二元非对称喷管为例进行详细说明。
a)喷管几何形状分析：首先，对喷管的几何形状进行分析，包括喷管口径、喷管出口角度等参数。
b)网格划分：通过划分网格对喷管内流场进行离散化，通常采用结构化网格或非结构化网格。
c)边界条件设置：根据喷管的非对称性，对不同部分设置不同的边界条件，如入口处设置入口速度，出口处设置出口压力等。
d)数值计算：利用数值方法对流场方程进行求解，通过迭代计算得到喷管内各点的速度、压力等气动性能参数。
e)结果分析：通过对计算结果的分析，评估喷管的气动性能，包括压力分布、速度分布以及气动失稳情况等。
综上所述，二元非对称喷管气动计算是一项重要的研究工作，通过数值方法对喷管内流场进行求解，可以评估喷管的气动性能。
但由于其复杂的流场分布和边界条件变化，对计算精度和稳定性要求较高。
因此，在实际应用中，需要综合考虑多种因素，选择合适的数值方法和工具进行计算，以取得准确可靠的计算结果。
气动理论基本计算
气缸的最大耗气量计算主要用于空气处理元 电磁阀和支路配管的选择； 件、电磁阀和支路配管的选择；习惯需要的流 量计算主要是针对气源和主管路部分， 量计算主要是针对气源和主管路部分，这种情 况下，主要使用平均流量。 况下，主要使用平均流量。
6
气缸耗气量计算
气缸的平均耗气量Qca 气缸的平均耗气量 Qca≈0.0000157 (D2L+ d2ld)N ( P气缸行程, mm D ------气缸缸径, mm d ------气缸与电磁阀之间的配管的内径, mm ld ------气缸与电磁阀之间的配管的长度, mm N ------气缸的工作频度,即每分钟内气缸的往复 周数，一个往复为一周 周/min
气动技术基础理论 基本计算
SMC（中国）有限公司
1
气缸缸径计算-----负载与负载率的确定
• 负载状态与负载力
负 载 状 态 负 载 力
W
W
W
提升
W
夹持 F=K （夹持力） 夹持力）
水平滚动 F=µW µ= 0.1—0.4
水平滑动 F=µW µ= 0.2—0.8
F=W
• 负载状态与负载力
负载的运 静载荷(如夹紧、 动状态 低速压铆） 负载率η ≤70% 动载荷
5
气缸耗气量计算
气缸的最大耗气量Qmax 气缸的最大耗气量 Qmax = 6（P+P0）VmaxAX10-5/P0 L/min（ANR）
≈0.000462 D2Vmax ( P+1.012） L/min（ANR） Vmax ------气缸的运动速度,mm/s D ------气缸缸径, mm P ------使用压力， MPa
10
气罐容积计算（2） 根据系统压力波动要求的计算： 根据系统压力波动要求的计算： V≥（Vo-Qvt）Pa/（P1-P2） （m3）
气动系统的设计计算
气动系统的设计计算气动系统的设计一般应包括：1）回路设计；2）元件、辅件选用；3）管道选择设计；4）系统压降验算；5）空压机选用；6）经济性与可靠性分析。
以上各项中，回路设计是一个“骨架”基础，本章着重予以说明，然后结合实例对气对系统的设计计算进行综合介绍。
1气动回路1.1气动基本回路气动基本回路是气动回路的基本组成部分，可分为：压力与力控制回路、方向控制（换向）回路、速度控制回路、位置控制回路和基本逻辑回路。
表42.6-1气动压力与力控制回路及特点说明简图说明1.压力控制回路一次压控制回路主要控制气罐，使其压力不超过规定压力。
常采用外控式溢流阀1来控制，也可用带电触点的压力表1′，代替溢流阀1来控制压缩机电动机的启、停，从而使气罐内压力保持在规定压力范围内。
采用溢流阀结构简单、工作可靠，但无功耗气量大；后者对电动机及其控制要求较高二次压控制回路二次压控制主要控制气动控制系统的气源压力，其原理是利用溢流式减压阀1以实现定压控制高低压控制回路气源供给某一压力，经二个调压阀（减压阀）分别调到要求的压力图a 利用换向阀进行高、低压切换图b 同时分别输出高低压的情况差压回路此回路适用于双作用缸单向受载荷的情况，可节省耗气量图a 为一般差压回路图b 在活塞杆回程时，排气通过溢流阀1，它与定压减压阀2相配合，控制气缸保持一定推力2.力控制回路串联气缸增力回路三段活塞缸串联。
工作行程（杆推出）时，操纵电磁换向阀使活塞杆增力推出。
复位时，右端的两位四通阀进气，把杆拉回增力倍数与串联的缸段数成正比气液增压缸增力回路利用气液压缸1，把压力较低的气压变为压力较高的液压，以提高气液缸2的输出力。
应注意活塞与缸筒间的密封，以防空气混入油中1.1.1压力与力控制回路（见表42.6-1）1.1.2换向回路（见表42.6-2）表42.6-2气动换向回路及特点说明简图说明1.单作用气缸换向回路二位三通电磁阀控制回路图a 为常断二位三通电磁阀控制回路。
气动力学计算方法研究及应用
气动力学计算方法研究及应用一、引言气动力学计算方法是研究空气动力学的一种重要方法，广泛应用于飞行器设计、气动设计和气动弹性分析等领域。
本文介绍了气动力学计算方法的基本概念及其应用。
二、气动力学的基本概念1.气动力学的定义气动力学是研究空气的运动和压力的科学，研究对象包括空气流动、气体反应力和空气中产生的力和热。
2.气动力学中的基本参量气动力学中的基本参量包括密度、速度、压力、温度和粘性等。
这些参量可以用来描述流体的运动。
3.流动分类气体在运动中可以产生静止气体和动态气体。
根据运动方式的不同，流动可以分为层流和湍流两种。
4.气动力学计算方法气动力学计算方法包括计算流体力学、势流分析、失速控制和气动模型等。
这些方法可以预测空气流动的特性及其对物体的影响。
三、气动力学计算方法的应用1.飞行器设计气动力学计算方法在飞行器设计中扮演着重要角色。
通过分析气动力学参数，可以确定飞机是否具备稳定性和操纵性。
飞行器设计需要考虑气动力学在加速、升降、转弯和滑翔等方面的影响。
2.气动设计气动设计是指将气动力学的理论应用于机械设计。
气动设计的主要目的是提高机器的效率和性能。
例如，在汽车的外形设计中，デ提高车身流线型和减小气动阻力的设计思想可以提高汽车的燃油经济性。
3.气动弹性分析气动弹性分析是指结合气动力学和结构力学的分析方法，研究结构在气流中的动态响应。
例如，在航空领域，需要对飞机的结构进行气动弹性分析，以确保飞行安全。
四、气动力学计算方法的优缺点1.优点气动力学计算方法可以通过计算流体力学、势流分析等方法，对空气流动的特性进行准确预测。
这种方法系统性和科学性强，不受外部干扰和随机因素影响。
2.缺点气动力学计算方法需要大量的数据和精细的模型来预测空气流动的特性。
模型和实际情况之间的差异会使预测结果产生误差。
五、结论随着计算机技术的不断发展，气动力学计算方法在各个领域中的应用越来越广泛，尤其在航空和汽车领域中，气动力学计算方法已经成为至关重要的一部分。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1 1
0.8536
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 重热系数的确定（多变压缩功）：
lc
* ladk
k
(1 ) H s
z 1 z
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 各级等熵功分配：
总的等熵功： lc (1 ) H s 252kj/ kg H z
按照功率确定：
ladk
k 1 * k * k RT1 c 1 241.5kJ / kg k 1
若H u 30kJ / kg 则：z 8 ~ 9
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 2、分配各级的绝热压缩功：
ladk
k 1 * k * k RT1 c 1 241.5kJ / kg k 1
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 级进口参数确定：
进气道总压损失系数 进口总压 进口密度
P 1 1 RT1
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 结构参数确定：
由连续方程确定进口面积 确定进口外径 确定平均直径
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 基元级速度三角形的确定：
确定轴流压气机转速 确定相对进气角 计算出口气流角
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 其它参数的确定：
计算基元级反动度 校核叶尖速度 计算叶根弯角
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 计算动叶出口热力学参数：
动叶出口压力 动叶出口温度 动叶出口速度 出口绝对气流角
叶轮机械原理
si
H sm
28kJ / kg
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 各级等熵功分配：
第一级：（0.5~0.6）Hsm（15kJ/kg） 中间级：（1.08~1.1） Hsm （32kJ/kg）
末级： Hsm （28kJ/kg）
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 各级通流计算：
进口相对马赫数 牵连速度（圆周速度） 轴向速度
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算
气动计算内容： 1、多级通流计算 2、各级沿叶高气流参数计算（扭向设计） 3、叶片造型
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算
多级通流计算： 1、确定级数 2、分配各级绝热压缩功 3、选择通流部分形式 4、计算各级气流参数和确定部分尺寸 5、求出转子转速及所需功率
叶轮机械原理
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算
7、攻角的选择 前面级采用负攻角-2~0； 后面级采用较小正攻角0~2； 叶尖采用正攻角以提高Mmax。
8、轴向间隙的选择 轴向间隙有利于改善周向速度不均匀度。
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算
多级轴流压气机的气动计算： 已知数据：空气流量G、压比π、大气参数P、T 1、选定进口参数 轮毂比、进口轴向速度、圆周速度、进口相对马赫数 2、计算进口气流参数 3、计算进口结构参数 4、计算出口气流参数 选取基元级等熵效率、基元级反动度 5、计算出口结构参数 6、各级的结构参数和气流参数计算
4、牵连速度选择 强度限制； 进口马赫数限制； 第一级加功量限制。叶轮机Βιβλιοθήκη 原理——轴流压气机气动计算
5、叶栅稠度的选择 前几级工作轮叶栅平均直径处0.6~1.0； 后面级平均直径处叶栅稠度1.3~1.4； 导向叶栅稠度1.2~1.3
6、展弦比的选择 小展弦比有利于防喘； 小展弦比使摩擦损失增大； 前面级展弦比3.5~4.0，后面级2.0~2.5。
——轴流压气机气动计算
设计数据： 空气流量：50kg/s 滞止总压比：8.4 大气参数： P* 1.01325105
1
T1* 288k
叶轮机械原理 ——轴流压气机气动计算
1、压气机级数的确定
1 8.4
* c z
若 1 1.27 则：z 9
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算
需确定多变效率与重热系数
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 2、多变压缩功：
dp
n RT1 ( c n 1) n 1
n 1
多变效率
n k 1 p n 1 k
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 级效率的选取：
多变效率：0.89 压气机效率：
*
sk
k 1 k c k 1 k si c
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算
2、轮毂比的选择
小的轮毂比对应大的叶片长度，有利于提高 压气机通流能力； 叶片扭曲严重，影响前面级作功能力； 等外径压气机轮毂比取0.4左右，等内径压 气机轮毂比取0.55~0.6。
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算
3、进口马赫数的选择 进口叶尖相对马赫数不超限； 平均直径处马赫数取0.8~0.85，叶尖相对马 赫数0.9~0.95。
——轴流压气机气动计算 压气机静叶参数计算：
进气角 静叶总压损失
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 叶型参数计算：
弯角 叶型厚度分布 中弧线变化规律 叶栅稠度
叶轮机械原理
——轴流压气机气动计算 其他参数选取原则：
1、预旋 采用适当的正预旋可降低进口相对马赫数； 采用正预旋牺牲了叶栅作功能力； 随着预旋的减小反动度逐级增加，有利于提 高叶栅作功能力。