空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)60912課件

空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)60912課件緒論流體靜力學(xué)基礎(chǔ)流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)湍流基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)contents目錄緒論01課程名稱：空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)60912學(xué)分：3學(xué)分適用專業(yè)：航空航天、機(jī)械工程、力學(xué)等課程性質(zhì)：專業(yè)基礎(chǔ)必修課授課內(nèi)容：介紹空氣動(dòng)力學(xué)的基本概念、原理和應(yīng)用，涵蓋流體力學(xué)基礎(chǔ)、流體運(yùn)動(dòng)方程、理想流體的流動(dòng)、黏性流體的流動(dòng)、翼型和機(jī)翼的空氣動(dòng)力學(xué)等方面。0102030405課程簡介掌握空氣動(dòng)力學(xué)的基本原理和概念，了解流體力學(xué)的基本方程和定理。熟悉翼型和機(jī)翼的空氣動(dòng)力學(xué)特性，了解飛機(jī)、導(dǎo)彈等飛行器的氣動(dòng)設(shè)計(jì)和性能分析。掌握黏性流體的流動(dòng)特性，了解湍流模型和數(shù)值模擬方法。培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和數(shù)據(jù)處理能力，提高分析和解決問題的能力。01020304課程目標(biāo)流體靜力學(xué)基礎(chǔ)02流體是氣體和液體的總稱，具有流動(dòng)性和不可壓縮性。流體流體作用于單位面積上的力，表示為壓強(qiáng)。壓力流體的質(zhì)量與所占體積的比值，表示流體的密集程度。密度流體在單位時(shí)間內(nèi)流過的距離，表示流體的流動(dòng)速度。速度流體靜力學(xué)基本概念03流體靜壓力與密度關(guān)系方程表示流體靜壓力與密度之間關(guān)系的方程。01流體平衡方程表示流體在靜止?fàn)顟B(tài)下受力平衡的方程，即合力為零。02流體靜壓強(qiáng)分布方程表示流體靜壓力在空間中分布的方程。流體靜力學(xué)基本方程利用流體靜壓力原理測量液體的液位、壓力等參數(shù)。流體靜壓力測量流體靜壓力平衡流體靜壓力轉(zhuǎn)換利用流體靜壓力平衡原理，實(shí)現(xiàn)流體的穩(wěn)定流動(dòng)和液體的儲(chǔ)存。利用流體靜壓力轉(zhuǎn)換原理，實(shí)現(xiàn)不同壓力級(jí)別之間的轉(zhuǎn)換。030201流體靜力學(xué)應(yīng)用流體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)03流體是氣體和液體的總稱，具有流動(dòng)性和不可壓縮性。流體流體作用于單位面積上的力，表示為壓強(qiáng)。壓力流體在單位時(shí)間內(nèi)流過單位面積的量，表示為流速。速度流體的質(zhì)量與體積的比值，表示為密度。密度流體動(dòng)力學(xué)基本概念流體運(yùn)動(dòng)遵循牛頓第二定律，即流體所受合力等于其質(zhì)量乘以加速度。牛頓第二定律表示流體的動(dòng)量守恒，即流入和流出控制體的動(dòng)量流量相等。動(dòng)量方程表示流體的壓力、速度和密度之間的關(guān)系，即在不可壓縮流體的穩(wěn)定流動(dòng)中，流體的動(dòng)能和勢能之和保持不變。伯努利方程表示流體的質(zhì)量守恒，即流入和流出控制體的質(zhì)量流量相等。連續(xù)性方程流體動(dòng)力學(xué)基本方程流體動(dòng)力學(xué)在航空航天領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，如飛機(jī)、火箭和衛(wèi)星的設(shè)計(jì)與優(yōu)化。航空航天流體動(dòng)力學(xué)在交通運(yùn)輸領(lǐng)域中也有著重要的應(yīng)用，如汽車、船舶和高速列車的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)和優(yōu)化。交通運(yùn)輸流體動(dòng)力學(xué)在能源工程領(lǐng)域中同樣有著廣泛的應(yīng)用，如風(fēng)力發(fā)電、水力發(fā)電和火力發(fā)電中的流體動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用。能源工程流體動(dòng)力學(xué)應(yīng)用氣體動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)04流速、流量和流阻流速是指氣體在單位時(shí)間內(nèi)流動(dòng)的距離，流量是指單位時(shí)間內(nèi)流過某一截面的氣體的體積或質(zhì)量，流阻是指氣體流動(dòng)過程中受到的阻力。氣體氣體是由大量分子組成的連續(xù)介質(zhì)，具有流動(dòng)性和可壓縮性。流場流場是指氣體流動(dòng)的空間和區(qū)域。流線流線是氣體流動(dòng)路徑上的點(diǎn)的集合，表示氣體流動(dòng)的方向和速度。氣體動(dòng)力學(xué)基本概念表示單位時(shí)間內(nèi)流過某一截面的氣體的質(zhì)量等于該截面處氣體質(zhì)量的減少率。質(zhì)量守恒方程表示單位時(shí)間內(nèi)流過某一截面的氣體的動(dòng)量等于該截面處氣體動(dòng)量的減少率。動(dòng)量守恒方程表示單位時(shí)間內(nèi)流過某一截面的氣體的能量等于該截面處氣體能量的減少率。能量守恒方程氣體動(dòng)力學(xué)基本方程氣體動(dòng)力學(xué)在飛機(jī)設(shè)計(jì)中具有重要作用，如機(jī)翼設(shè)計(jì)、尾翼設(shè)計(jì)等。飛機(jī)設(shè)計(jì)汽車的外形設(shè)計(jì)和內(nèi)部空氣流動(dòng)管理都涉及到氣體動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用。汽車設(shè)計(jì)航天器的設(shè)計(jì)和運(yùn)行過程中，氣體動(dòng)力學(xué)發(fā)揮了重要作用，如火箭推進(jìn)、衛(wèi)星軌道等。航天器設(shè)計(jì)氣體動(dòng)力學(xué)應(yīng)用湍流基礎(chǔ)05

湍流基本概念湍流定義湍流是一種高度復(fù)雜的流動(dòng)狀態(tài)，其中流體的速度、壓力和方向在空間和時(shí)間上都有隨機(jī)變化。湍流特性湍流具有不規(guī)則性、隨機(jī)性和非線性等特性，使得對(duì)湍流的預(yù)測和控制變得非常困難。湍流產(chǎn)生原因湍流通常由流體內(nèi)部的各種非線性相互作用和外部擾動(dòng)引起，如流體粘性、邊界條件和重力等。123零方程模型是一種簡化的湍流模型，它假設(shè)湍流統(tǒng)計(jì)性質(zhì)在空間上是均勻的，不依賴于具體的空間坐標(biāo)。零方程模型一方程模型引入了一個(gè)額外的方程來描述湍流中的某一特定變量，如湍動(dòng)能或湍流耗散率。一方程模型二方程模型考慮了湍動(dòng)能和湍流耗散率兩個(gè)變量，能夠更準(zhǔn)確地描述湍流的復(fù)雜行為。二方程模型湍流模型直接數(shù)值模擬直接數(shù)值模擬是直接求解Navier-Stokes方程來模擬湍流流動(dòng)的方法，但計(jì)算成本非常高。大渦模擬大渦模擬只對(duì)湍流中的大尺度渦旋進(jìn)行直接求解，而將小尺度渦旋通過模型進(jìn)行模擬，可以降低計(jì)算成本。統(tǒng)計(jì)平均方法統(tǒng)計(jì)平均方法是對(duì)湍流進(jìn)行統(tǒng)計(jì)平均來得到平均流動(dòng)特性的方法，如時(shí)間平均、空間平均等。湍流模擬方法實(shí)驗(yàn)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)06實(shí)驗(yàn)空氣動(dòng)力學(xué)通過實(shí)驗(yàn)手段研究空氣動(dòng)力學(xué)的分支學(xué)科，主要研究空氣在運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的力學(xué)性質(zhì)和規(guī)律。流場流體運(yùn)動(dòng)的區(qū)域稱為流場，流場中的流速、壓力、密度等參數(shù)隨空間和時(shí)間變化。流體力學(xué)研究流體（液體和氣體）的力學(xué)性質(zhì)，包括流體靜力學(xué)、流體動(dòng)力學(xué)等。實(shí)驗(yàn)空氣動(dòng)力學(xué)基本概念測量儀器用于測量流場中各種參數(shù)的設(shè)備，如壓力計(jì)、溫度計(jì)、流量計(jì)等。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于采集實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理的系統(tǒng)，包括傳感器、信號(hào)處理設(shè)備和計(jì)算機(jī)等。風(fēng)洞用于模擬氣流運(yùn)動(dòng)，進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)的設(shè)備。風(fēng)洞內(nèi)部有產(chǎn)生和控制氣流的設(shè)備，如風(fēng)扇、導(dǎo)流器等。實(shí)驗(yàn)空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)備飛機(jī)和航天器的設(shè)計(jì)和性能測試中，需要進(jìn)行大量的空氣動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否符合要求。航空航天汽車工業(yè)氣象學(xué)環(huán)境