如何理解流体力学

wangyl

cloudunfolded 发表于 2015-12-11 11:16
库塔-茹柯夫斯基理论是基于流场的研究而建立的。升力理论的研究的涡，环量，环流是同一类东西。根据场的 ...

关于在设计翼型软件profil中如何考虑了边界层，见链接里的描述。

关于涡与环量是同一类东西不假，但深度有很大不同。一个是微观，一个是宏观。正如旋度与环量一个是微观、一个是宏观一样。涡势从微观上的每一点与整体的环量之间通过比-沙（比奥-沙伐尔）定律连系起来。微观决定宏观更确切。更像是一个是高中生的概念，一个是大学生的概念。而微观的涡能决定场中每一点的压力和速度。

正像你所说的，流场有两部分组成，一个是势场，一个是涡旋场，一个是有源无旋场，一个是有旋无源场，一个是纵场，一个是横场。横场对升力起关键作用，旋度起关键作用，涡流起关键作用。

xzxy0529

ken128 发表于 2015-12-11 07:39
库塔-茹柯夫斯基理论解释升力有很广泛的意义，因为比较直观，也比较形象，容易被人们所接受。甚至在快速思 ...

库塔-茹柯夫斯基理论是基于流场的研究而建立的。升力理论的研究的涡，环量，环流是同一类东西。根据场的知
识，一个区域里的环量，或者涡可以看成一个，也可以分解成许多个。

实际上求升力并不需要每个点的来计算，有更快的办法。具体可看《流体力学》

升力理论在飞机设计时肯定要用的，举例说，知道机翼上的压强分布很重要，设计机翼强度时要用到。要想得到压强分布，不知道流速是不行的。

边界层只在讲阻力是才用。Profil的软件不可能根据边界层理论来设计。计算机也不可能对对偏微分方程积分。计算机在人们将偏微分方程做成差分方程后，在进行加减乘出的数值运算。具体可看《数值分析》。

seven123

涡，升力，涡的形状是怎样的，感性认识见视频

http://player.youku.com/player.php/sid/XODQ4ODU3NzU2.html/v.swf

opel

ken128 发表于 2015-12-11 18:22
TH. Von Karman.  "Boundary Layer in Compressible Fluids", Journal of the Aeronautical Sciences, Vo ...

钱学森的文献收藏里冯.卡门的文章"压缩流体的边界层",你拿个题目想说明什么?这不是卡门-钱公式发表的那篇文章.

summerjie

cloudunfolded 发表于 2015-12-11 14:29
下面是北航的《空气动力学》，关于卡门——钱公式的内容。请问那里说到了边界层？

边界层就是以前说的 ...

边界层影响升力系数。不只是影响阻力。
...... a fast integral boundary layer method and (for the analysis of given airfoils) an accurate third order panel method (parabolic velocity variation) was added.

sanny_c

库塔-茹柯夫斯基理论解释升力有很广泛的意义，因为比较直观，也比较形象，容易被人们所接受。甚至在快速思考一些问题的时候很有帮助。但它同“伯努利说（即或等时理论）”、“牛顿作用与反作用说”一样都是相对不全面的。

比较容易看出的问题是，1）如何产生的那个“环流”；2）它只是平面二维的。

现代对升力的起源比较全面的认识是：升力源自“涡流”。而涡流的分布是全空间的，即在远离机翼的空间上也分布着影响着升力的产生。用这样的观点看机翼的作用，一方面它搅动空气产生涡流，另一方面它又是整个涡线分布中的一部分。因为数学上，涡线应该是闭合的。局部看类似茹柯夫斯基的旋转，整体看是一个大的旋转涡，像是一个被拉长了的大烟圈，一直延深到飞机身后很远的地方，甚至从刚起飞的地方算起。这种涡流是3D的，是全空间的（一定近似下可以缩小这个范围，因为涡流速度与距离涡心的半径呈反比）。

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从这点上看，没有什么太简单的方法能够解释升力的起源，试图说清楚它一定是很费事的。

因此我们不得不回到解流体力学方程，来逐点计算机翼表面各点的压力，最后给出升力的积分。

而要解微分方程就要给出边界条件，而要比较准确地计算出与实际比较吻合的结果，就要给出较为真实的边界条件，这里就必须回答附面层里的问题，越是高速流场就越需要回答附面层的行为。

概括说：升力起源——涡流，如何算出涡流——微分方程，如何解微分方程——边界条件，准确的边界条件——附面层理论。

其实，我们玩儿模型也已经接触到了边界层理论。举个大家最可能遇到的情况：
真正考查飞机的特性，我们都不会只拿概念上的升力公式来设计自已的飞机。我们都会关心所使用的翼形有什么样的特性。
举个大家都熟悉的例子，我们经常会用到一个常用的软件“Profil”，这个工具软件的算法就是基于最基本的边界层理论的应用例子（快速的得到边界层的积分，假定速率是抛物线变化的）。

陆虎

本帖最后由 cloudunfolded 于 2015-12-12 11:47 编辑

ken128 发表于 2015-12-11 17:42
边界层影响升力系数。不只是影响阻力。
...... a fast integral boundary layer method and (for the an ...

我只能说给你说流体的粘性影响升力系数，不是在边界层的流体。而仍然没有你所谓的通过计算边界层来计算和解释升力产生的问题。

ryuuki-lei

cloudunfolded 发表于 2015-12-11 20:05
我只能说给你说流体的粘性影响升力系数，不仅在边界层的流体。而仍然没有你所谓的通过计算边界层来计算和 ...

升力是靠解方程得来的，不是环流那个简单的代数方程，更不是简单的对它的修正。
解方程需要考虑边界层以后，才是比较正确的解。
附面层具体由迎角、速度、翼型决定发生各种性质的流动（具体我不去细说了），它们决定了升力的增加或减少以至于发生失速。
这就是说的——只有依靠附面层理论才能正确的解决机翼的升力问题。

zzrrzz

流体力学本来就是力学里的一本天书

zl4014

cloudunfolded 发表于 2015-12-11 14:29
下面是北航的《空气动力学》，关于卡门——钱公式的内容。请问那里说到了边界层？

边界层就是以前说的 ...

TH. Von Karman.  "Boundary Layer in Compressible Fluids", Journal of the Aeronautical Sciences, Vol. 5, No. 6 (1938), pp. 227-232.

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Table of Contents
Boundary Layer in Compressible Fluids
I
II
References
Supersonic Flow over an Inclined Body of Revolution
References
Problems in Motion of Compressible Fluids and Reaction Propulsion
PART (I). Boundary Layer in Compressible Fluids
PART (II). Supersonic Flow over an Inclined Body of Revolution