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用连续性原理解释机翼升力

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楼主
发表于 2012-3-8 12:02 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
机翼产生升力用连续性解释的理论如下:“相对气流流过机翼时,分成上下两股,分别沿机翼上、下表面流过,而在机翼的后缘重新汇合向后流去。因机翼表面突起的影响,上表面流线密集,流管细,其气流流速快、压力小;而下表面流线较稀疏,流管粗, 其气流流速慢,压力较大。(伯努利)因此,产生了上下压力差。这个压力差就是空气动力(R) 它垂直流速方向的分力就是升力(Y)。升力维持飞机在空中飞行。”
连续性原理:“这是描述流体流速与截面关系的定理。当流体连续不断而稳定地流过一个粗细不等的管子,由于管中任何一部分的流体都不能中断或挤压起来,因此在同一时间内,流进任意切面的流体质量和从另一切面流出的流体质量应该相等。s1v1=s2v2=常数 (s—管子截面积;v—流速)。”这个原理理解比较简单。而对于伯努利下面有必要给出一个用中学知识也能理解的说明。如图一所示:粗管处盘状的空气团流到细管处时成了柱状,由于连续性,柱状空气团的速度肯定比盘状空气团的大。奇怪的事情发生了:此空气团的动能增加了!增加的动能为 1/2*m*v2²-1/2*m*v1²(m=ρs1v1= s2v2)。增加的动能哪儿来的呢?或说谁对此空气团做功了?不可能是静止的管子。剩下的嫌犯只能是空气团外其他的空气了。根据功能关系:F*S=1/2*m*v2²-1/2*m*v1²。现在就得找出合外力F与S这两个作案工具了。既然有合外力粗管细管处的压强就不可能一样了:p1必然要>p2。压差有了合外力F还要有个作用面积才能产生。s1还是s2这不是个问题。S还没确定呢。因为s1v1=s2v2,所以面积用s1,S就用v1; 面积用s2,S就用v2。现在列出等式F*S=1/2*m*v2²-1/2*m*v1²=(p1-p2)s2* v2 代入m=ρs1v1= s2v2可得:p1 +1/2ρv1²= p2 +1/2ρv2² 同理还可以有s3,s4等不同管径处。所以得出伯努利方程为:p+1/2ρv²=C(C为与具体情况相关的常数)。当然此处的解释有点粗线条,至于伯努利原理的微观解释,或说管子里过度处具体发生了什么,以后择日再谈。再说点题外话,如果图一中空气从细管处喷出去了(外面是大气)会发生什么情况?空气会呈柱状跑到远方吗?不可能的!它周围的空气不会无动于衷,会对它施加摩擦力,它也会带动周围的空气流动(参考射流理论或百度一下射流泵),较远处的空气也会补进来,气体流速当然会降低的但量大了。此时情况就有点混乱了,连续性破坏了,伯努利原理不好使了。所以如果细管外的两张纸片靠拢了,千万别说是伯努利原理!
  好了现在来用连续性解释一下机翼升力的产生。
图二上为平凸翼型,对于它产生升力解释为:一股气流被分为2股后由于机翼上部凸起挤压空气流道变小。类似于细管处,由于连续性及伯努利原理,压强变小,产生升力,而底部气流几乎不受挤压。所以此类机翼主要靠吸力产生升力。
图二中为凹凸翼型,它产生的升力一般比上面那位大。可以这样解释:它下面凹进去了,流道大了类似于管子粗处所以总升力大了。到现在一切很顺利。
请看图二下的对称翼型有攻角时的状况。凸起明显是向下了,被挤压的应该是下面的气流。而上部流道却大了。此时升力按照连续性理论变成了降力!!!明显与事实不符了。

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沙发
发表于 2012-3-8 14:28 | 只看该作者
我一直都在想平凸翼型是怎么产生升力的!本人水平有限,看了楼主的解释晕乎乎的!
我想最简单的解释应该是 两张纸距离4-5CM向中间吹气() 的例子!
空气流速快的压强小,流速慢的地方压强大。气流由压强大的地方向压强小的方向运动。

http://bbs.zxxk.com/dispbbs.asp? ... mp;page=&star=2
3
发表于 2012-3-8 15:12 | 只看该作者
原帖由 81954926 于 2012-3-8 14:28 发表
我一直都在想平凸翼型是怎么产生升力的!本人水平有限,看了楼主的解释晕乎乎的!
我想最简单的解释应该是 两张纸距离4-5CM向中间吹气() 的例子!
空气流速快的压强小 ...
这个实验我上小学时语文老师给我们做过:em26:
4
 楼主| 发表于 2012-3-8 15:29 | 只看该作者

回复 沙发 81954926 的帖子

5
发表于 2012-3-8 17:48 | 只看该作者
谁给我解释KT板机是什么原理呢???
6
发表于 2012-3-8 17:50 | 只看该作者

回复 地板 super闪耀 的帖子

我一直理解的都是电扇风扇原理
7
发表于 2012-3-9 16:24 | 只看该作者
原帖由 super闪耀 于 2012-3-8 17:48 发表
谁给我解释KT板机是什么原理呢???


对称翼型, 当有一定迎角时, 是有升力的.
8
发表于 2012-3-10 17:50 | 只看该作者
原帖由 super闪耀 于 2012-3-8 17:48 发表
谁给我解释KT板机是什么原理呢???

直升机也是一样的原理
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