纳维-斯托克斯方程
纳维-斯托克斯方程(),是一组描述液体、空气等流体的運動的偏微分方程。该方程以法國物理學家克劳德-路易·纳维和愛爾蘭物理學家乔治·斯托克斯的名字命名。 纳维-斯托克斯方程描述了牛頓流體在运动过程中需要满足的動量和質量守恆性质。在纳维-斯托克斯方程的一些应用中,会将该方程与状态方程一同列出,以說明流體壓強、溫度和密度三者之間的關係。 纳维-斯托克斯方程是将牛顿第二定律应用到流体动力学之后得到的结果。与欧拉方程不同,纳维-斯托克斯方程考虑了…
共 66 篇文章
纳维-斯托克斯方程(),是一组描述液体、空气等流体的運動的偏微分方程。该方程以法國物理學家克劳德-路易·纳维和愛爾蘭物理學家乔治·斯托克斯的名字命名。 纳维-斯托克斯方程描述了牛頓流體在运动过程中需要满足的動量和質量守恆性质。在纳维-斯托克斯方程的一些应用中,会将该方程与状态方程一同列出,以說明流體壓強、溫度和密度三者之間的關係。 纳维-斯托克斯方程是将牛顿第二定律应用到流体动力学之后得到的结果。与欧拉方程不同,纳维-斯托克斯方程考虑了…
NACA導管(),有時也稱為NACA進氣口(),是一種常見的低阻力進氣口設計,最初由美國國家航空諮詢委員會()(NASA的前身)於1945年開發。 設計 設計初衷是為當時處於早期發展的喷气式戰鬥機提供一種全新的高效進氣口設計以滿足其更高的壓力恢復()要求,其他可能的設計包括鼻錐進氣口和處於機翼前緣的進氣口。NACA於艾姆斯研究中心的风洞進行實驗,並研究不同參數對設計的影響,例如導管的斜率、長寬比例、導管頂部迎風面的形狀、以及邊界層厚度等…
流體動力學中,渦旋(,复数形式:或)是指流體順著某個方向(例如環繞直線或曲線軸)運動時形成的區域。這樣的運動模式又稱渦流()。 渦旋是由被擾動的流體,例如液體、氣體和電漿形成的。渦旋的例子包含煙圈,船舶和槳尾流中的渦流,以及熱帶氣旋、龍捲風和塵捲風周圍的風。飛機的尾流中會形成渦旋,並且渦旋是木星大氣層中相當明顯的特徵。 渦旋是湍流的主要組成部分。在不存在外力和任何大尺度旋轉中,流體的黏性摩擦會將流動趨向非旋渦旋。這樣的渦旋中,流體速度最…
的冰晶羽流清晰地展现了高空风切变的存在,其形态反映了风速和风向的变化。]] 風切變(Wind shear/Windshear),又稱風剪、-{zh-tw:風切變; zh-hk:風切; zh-cn:风切;}-,是指大气中在相对较短的距离内,风速和/或风向发生变化的现象。大气风切变通常分为垂直风切变和水平风切变。 风切变本身属于微尺度气象现象,发生距离极短,但它常与飑线、冷锋等中尺度或的天气系统相伴随。这种现象常见于雷暴引起的微爆氣流和下击…
翼型(airfoil)或稱翼剖面,是指机翼、风帆、螺旋桨、旋翼、涡轮的横截面形状。翼型可以改變力的方向,例如可以把平行方向的推力轉換為升力,或是將水平方向的旋轉力矩轉換為垂直方向的推力。 翼型的升力主要来自于其形状和迎角(也称作攻角),有恰当迎角的翼型会对来流产生扰动,由此产生一个与扰动相反方向的力,也就是气动力。气动力可以被分解为升力和阻力,与来流方向垂直的合力称之为升力,与来流方向平行的的合力称之为阻力。大多数翼型需要在正的迎角下才…
高空風力發電機(Airborne wind turbine)是一種沒有支柱做為結構支撐的設計概念,對比一般風力發電機,其優勢是不必製作大型的塔形建築、集電環與設計偏航機構,就能有效利用更高轉速的高海拔的風能。當然,其技術的困難點在於:懸掛機具的安全性、如何使機具在高風速或強烈風暴之下維持在高空的運作、如何使電能傳回地面和其是否會影響航空航行等。 依安裝位置區別高空風力發電機的種類,用於高海拔的稱為高空風力發電機(high-altitud…
超临界机翼(英文:Supercritical airfoil或Supercritical Wing)是飛機翼的一種,其設計有別於傳統機翼,其主要功能在於減輕跨音速飛行的波阻效應(wave drag)。空中客车A300是第一款採用超臨界機翼的民航客機。1980年代以後,超臨界機翼普遍運用在有高速飛行需求的噴射機上。 机翼設計 討論超臨界機翼的起始可追朔回1940年執行的研究。雖然當時人類未有實際進入穿音速甚至超音速飛行的飛機,但德國流體力…
最小操纵速度(VMC)是多引擎飞机(多发)的一种V速度。指的是当一台或多台发动机失效后,飞机仍能维持航向或横向操纵的最小校准空速。低于该速度时,飞行员将无法继续有效控制飞机。 最小操纵速度仅适用于至少仍有一台发动机工作的情况,其数值会随飞行阶段而变化。在着陆、空中飞行和地面滑行等不同阶段,VMC的数值各不相同,需要分别计算。而对于四发及以上飞机,还会存在更多不同类型的VMC。这些数据都会列入多发飞机的中。 在设计飞机垂直尾翼和飞行操纵面…
翼载()是飞机重量与机翼参考面积的比值。其中飞机的重量多选择正常起飞重量。而机翼的面积则选择包含部分机身的机翼参考面积。翼载是决定飞机机动性能、爬升性能和起降性能的关键参数。也是设计一架固定翼飞机时,最开始需要确定的参数之一。一般来说较小的翼载有利于提高机动性,而较大的翼载则有利于高速飞行和降低阻力。 技术概说 战斗机,为了追求高速而采取大翼载的例子]] 从升力公式: :mg=\frac{1}{2}\rho SC_LV^2 ----(1…
阻力方程是流體力學中計算一物體在流體中運動,所受到阻力的方程式。 此方程式是由瑞利勛爵所提出,其方程式如下: : F_D\, =\, \tfrac12\, \rho\, v^2\, C_D\, A 其中 : FD為阻力,是施力平行流場方向的分量. : ρ為流體密度 : v 是流體相對物體的速度. : A 為參考面積. : CD 為阻力係數,是一個無因次的係數,像汽車的阻力係數約在0.25到0.45之間. 參考面積A一般定義為物體在運動方…
正在利用空气产生的升力着陆。]] 升力()。当流体流经一个物体的表面时会对其产生一个表面力,而则这个力垂直于流体流向的分力即為升力,与之相对的则是平行于流体流向的阻力。如果流体是空气时,它产生的升力便叫做空气动力。航空器要想升到空中,必须能产生能克服自身重力的升力。 升力主要是靠機翼對空氣取得,飛機的翼形斷面形狀有很多種類,依照每種形狀適用於不同功用的飛機,飛機的機翼從斷面來看,通常機翼上半部曲面及下半部曲面不一樣,通常為上半部曲面弧長…
湍流,在流体动力学中,是一种流体运动,其特征是压力和流速的无序变化。它与层流相对。 湍流十分常见,例如海浪、湍急的河流、滚滚的暴风云或烟囱冒出的烟雾,自然界中发生或工程应用中产生的大多数流体流动都是湍流。 湍流是由流体流动部分中的过度动能引起的,它克服了流体黏度的阻尼效应。出于这个原因,湍流通常在低黏度流体中实现。一般而言,在湍流中,会出现大小不一的非定常涡流,它们相互影响,因此由于摩擦效应而产生的阻力增加。这增加了通过管道泵送流体所需…
靜壓(Static pressure)是流体力学名詞,在伯努利定律中表示為「靜壓 + 動壓 = 總壓」。因為流體在任何一點的压强量測是量測到靜壓值,因此一般會省略靜(static)一詞。 在航空器的設計和運作中,靜壓是指航空器全静压系统裡的氣壓。 流體動力學中的靜壓 压强是流體研究的重要概念之一。不論流體是否在運動,流體裡的每一點都可以量測到壓強。壓強的可以用气压表、波登管(Bourdon tube)、汞柱等設備。 總壓或動壓的概念來自…
風力發電機(也称風力渦輪機、風機、風力機)是一種將氣流的動能轉為機械能的裝置,是風力發電廠的必要元素。此裝置通常會接上發電機。風力發動機通过风力带动风车(大多采用3驱动)旋转,再通过增速机将旋转的速度提升,促使发电机发电。 风电涡轮机由机头、转体和尾翼组成,机头用来接受风力并通过机头转为电能,尾翼使始终对着来风的方向从而获得最大的风能,转体能使机头灵活地转动以实现尾翼调整方向的功能,机头的转子是永磁体,定子绕组切割磁力线产生电能。 與太…
阻力发散马赫数()是指当飞行器的马赫数达到该马赫数后阻力开始急剧增大,此时阻力系数可达低速时的十倍以上。 通常阻力发散马赫数大于0.6,属跨音速效应。同时,阻力发散马赫数一定大于临界马赫数。 一般而言,阻力系数会在马赫数为1左右达到最大值,进入超音速后在马赫数约为1.2时开始下降。 對於一族的螺旋槳翼型,阻力發散馬赫數 Mdd 可以用Korn's relation 求得: : M_\text{dd} + \frac{1}{10}c_{l…
NACA翼型是美国国家航空咨询委员会(NACA)开发的一系列翼型。每个翼型的代号由“NACA”这四个字母与一串数字组成,将这串数字所描述的几何参数代入特定方程中即可得到翼型的精确形状。 四位数翼型族 NACA四位数翼型的几何参数为: 首位数字代表最大弯度占弦长的百分比。 第二位数字代表最大弯度距机翼前缘的距离占弦长的十分之几。 后两位数字代表机翼最大厚度占弦长的百分比。 例如,NACA 2412翼型的最大弯度为弦长的2%,位于距前缘0.…
,-{注}-意到機身周圍激波面附近由于普朗特-格劳厄脱奇点(Prandtl-Glauert singularity)效应產生的圓錐形雲霧。]] 音障(),是一種物理現象。當物體(通常是航空器)的速度接近音速時,將會逐漸追上自己發出的聲波。此时,由于机身对空气的压缩无法迅速传播,将逐渐在飞机的迎风面及其附近区域积累,最终形成空气中壓力、温度、速度、密度等物理性质的一个突变面——激波(Shock Wave,又译冲击波、骇波或-{zh-han…
推力()或更准确的称为反推力,是一種反作用力,即一个物体通过向周边其它物质施加力的同时,因为牛顿第三运动定律,可以相应的从对方那里受到一个强度相同、方向相反的力作用在自身上并以此获得加速度和位移的推进力。在动力学和工程学中,推力多指载具通过与其动力系统(人力或发动机)链接传动的外置机构(如桨、螺旋桨、叶轮、轮桨等)与周围的流体(水或空气)互动并施力,或通过定向释放射流,在动量守恒的情况下获得的冲量相同但方向相反、足以推进自身向既定方向运…
音速(),指聲波在介質中傳遞的速率,定義為聲波在單位時間內所行進的路徑長。 歷史 1687年,牛頓的《自然哲學的數學原理》中計算出空氣中的音速為每秒979英尺(298m/s),但這比實際速度低了約15%,主要是因為牛頓在當時認為聲音的傳播過程是等溫過程,而不是現在所熟知的絕熱過程,這一錯誤直至18世紀才被拉普拉斯以熱質說為基礎進行修正。 在17世紀,人們曾多次進行音速的測量實驗,包括1630年馬蘭·梅森(每秒1380,約448.28m/…
海軍F/A-18E/F黃蜂式戰鬥攻擊機進行跨音速飛行]] 超音速()或-{zh-cn:超音速; zh-tw:超聲速}-,是指超過環境中音速的速度。在海平面高度,氣溫攝氏空氣中,音速大約是343米/秒(約等於1,125呎/秒、768英里/小時或1,235千米/小時)。音速基本單位定義為1馬赫(Mach),因此,超音速常以音速倍數——馬赫數為量度單位。 聲音是在彈性介質中行進的振動(壓力波)。在氣體中,聲波是一種縱波,以不同速度行進,其中最…