材料工程基础-读书报告

1、材料工程程基础读书书报告基于专业业的局限限，可能能对于流流体力学学的认识识有些肤肤浅，以以下是我我对流体体力学的的理解和和实例的的分析。流体力学学主要研研究在各各种力的的作用下下，流体体本身的的状态，以及流流体和固固体壁面面、流体体和流体体间、流流体与其其他运动动形态之之间的相相互作用用的力学学分支。流体力力学是力力学的一一个分支支。流体力学学中研究究得最多多的流体体是水和和空气。它的主主要基础础是牛顿顿运动定定律和质质量守恒恒定律，常常还还要用到到热力学学知识，有时还还用到宏宏观电动动力学的的基本定定律、本本构方程程和物理理学、化化学的基基础知识识。除水水和空气气以外，流体还还指作为为汽轮机

2、机工作介介质的水水蒸气、润滑油油、地下下石油、含泥沙沙的江水水、血液液、超高高压作用用下的金金属和燃燃烧后产产生成分分复杂的的气体、高温条条件下的的等离子子体等等等。气象、水水利的研研究，船船舶、飞飞行器、叶轮机机械和核核电站的的设计及及其运行行，可燃燃气体或或炸药的的爆炸，以及天天体物理理的若干干问题等等等，都都广泛地地用到流流体力学学知识。许多现现代科学学技术所所关心的的问题既既受流体体力学的的指导，同时也也促进了了它不断断地发展展。19950年年后，电电子计算算机的发发展又给给予流体体力学以以极大的的推动。流体力学学是在人人类同自自然界作作斗争和和在生产产实践中中逐步发发展起来来的。古古

3、时中国国有大禹禹治水疏疏通江河河的传说说；秦朝朝李冰父父子带领领劳动人人民修建建的都江江堰，至至今还在在发挥着着作用；大约与与此同时时，古罗罗马人建建成了大大规模的的供水管管道系统统等等。20世世纪初，飞机的的出现极极大地促促进了空空气动力力学的发发展。航航空事业业的发展展，期望望能够揭揭示飞行行器周围围的压力力分布、飞行器器的受力力状况和和阻力等等问题，这就促促进了流流体力学学在实验验和理论论分析方方面的发发展。220世纪纪初，以以儒科夫夫斯基、恰普雷雷金、普普朗克等等为代表表的科学学家，开开创了以以无粘不不可压缩缩流体位位势流理理论为基基础的机机翼理论论，阐明明了机翼翼怎样会会受到举举力，

4、从从而空气气能把很很重的飞飞机托上上天空。机翼理理论的正正确性，使人们们重新认认识无粘粘流体的的理论，肯定了了它指导导工程设设计的重重大意义义。今天我要要谈的就就是流体体力学在在飞机上上的应用用。机翼理论论和边界界层理论论的建立立和发展展是流体体力学的的一次重重大进展展，它使使无粘流流体理论论同粘性性流体的的边界层层理论很很好地结结合起来来。随着着汽轮机机的完善善和飞机机飞行速速度提高高到每秒秒50米米以上，又迅速速扩展了了从199世纪就就开始的的，对空空气密度度变化效效应的实实验和理理论研究究，为高高速飞行行提供了了理论指指导。机翼在使使飞机升升空飞行行中的重重要作用用。飞机在飞飞行过程程中

5、受到到四种作作用力：升力-由由机翼产产生的向向上作用用力 。重力-与与升力相相反的向向下作用用力，由由飞机及及其运载载的人员员、货物物、设备备的重量量产生。推力-由由发动机机产生的的向前作作用力 。阻力-由由空气阻阻力产生生的向后后作用力力，能使使飞机减减速。由此可见见，机翼翼的主要要功用就就是产生生升力，以支持持飞机在在空中飞飞行。它它为什么么能产生生升力呢呢？ 首首先要从从飞机机机翼具有有独特的的剖面说说起，前前面名词词解释已已提到，机翼横横断面（横向剖剖面）的的形状称称为翼型型，机翼翼剖面的的集合特特性与机机翼的空空气动力力有密切切的关系系。从侧侧面看，机翼顶顶部弯曲曲，而底底部相对对较

6、平。机翼在在空气中中穿过将将气流分分隔开来来。一部部分空气气从机翼翼上方流流过，另另一部分分从下方方流过。机翼产生生升力的的原因：空气的流流动在日日常生活活中是看看不见的的，但低低速气流流的流动动却与水水流有较较大的相相似性。日常的的生活经经验告诉诉我们，当水流流以一个个相对稳稳定的流流量流过过河床时时，在河河面较宽宽的地方方流速慢慢，在河河面较窄窄的地方方流速快快。流过过机翼的的气流与与河床中中的流水水类似，由于机机翼一般般是不对对称的，上表面面比较凸凸，而下下表面比比较平，流过机机翼上表表面的气气流就类类似于较较窄地方方的流水水，流速速较快，而流过过机翼下下表面的的气流正正好相反反，类似似

7、于较宽宽地方的的流水，流速较较上表面面的气流流慢。根根据流体体力学的的基本原原理，流流动慢的的大气压压强较大大，而流流动快的的大气压压强较小小，这样样机翼下下表面的的压强就就比上表表面的压压强高，换一句句话说，就是大大气施加加与机翼翼下表面面的压力力(方向向向上)比施加加于机翼翼上表面面的压力力(方向向向下)大，二二者的压压力差便便形成了了飞机的的升力。简单来说说，飞机机向前飞飞行得越越快，机机翼产生生的气动动升力也也就越大大。当升升力大于于重力时时，飞机机就可以以向上爬爬升；当当升力小小于重力力时，飞飞机就可可以降低低高度。当飞机的的机翼为为对称形形状，气气流沿着着机翼对对称轴流流动时，由于

8、机机翼两个个表面的的形状一一样，因因而气流流速度一一样，所所产生的的压力也也一样，此时机机翼不产产生升力力。但是是当对称称机翼以以一定的的倾斜角角（称为为攻角或或迎角）在空气气中运动动时，就就会出现现与非对对称机翼翼类似的的流动现现象，使使得上下下表面的的压力不不一致，从而也也会产生生升力。机翼升力力的产生生主要靠靠上表面面吸力的的作用，而不是是靠下表表面正压压力的作作用，一一般机翼翼上表面面形成的的吸力占占总升力力的600-800%左右右，下表表面的正正压形成成的升力力只占总总升力的的20-40%左右。飞机飞行行在空气气中会有有各种阻阻力，阻阻力是与与飞机运运动方向向相反的的空气动动力，它它

9、阻碍飞飞机的前前进，这这里我们们也需要要对它有有所了解解。按阻阻力产生生的原因因可分为为摩擦阻阻力、压压差阻力力、诱导导阻力和和干扰阻阻力。1.摩擦擦阻力空气气的物理理特性之之一就是是粘性。当空气气流过飞飞机表面面时，由由于粘性性，空气气同飞机机表面发发生摩擦擦，产生生一个阻阻止飞机机前进的的力，这这个力就就是摩擦擦阻力。摩擦阻阻力的大大小，决决定于空空气的粘粘性，飞飞机的表表面状况况，以及及同空气气相接触触的飞机机表面积积。空气气粘性越越大、飞飞机表面面越粗糙糙、飞机机表面积积越大，摩擦阻阻力就越越大。2.压差差阻力人在在逆风中中行走，会感到到阻力的的作用，这就是是一种压压差阻力力。这种种由

10、前后后压力差差形成的的阻力叫叫压差阻阻力。飞飞机的机机身、尾尾翼等部部件都会会产生压压差阻力力。3.诱导导阻力升力力产生的的同时还还对飞机机附加了了一种阻阻力。这这种因产产生升力力而诱导导出来的的阻力称称为诱导导阻力，是飞机机为产生生升力而而付出的的一种“代价”。其产产生的过过程较复复杂这里里就不在在详诉。4.干扰扰阻力它是是飞机各各部分之之间因气气流相互互干扰而而产生的的一种额额外阻力力。这种种阻力容容易产生生在机身身和机翼翼、机身身和尾翼翼、机翼翼发动机机短舱、机翼和和副油箱箱之间。影响升力力和阻力力的因素素：升力和阻阻力是飞飞机在空空气之间间的相对对运动中中（相对对气流）中产生生的。影影

11、响升力力和阻力力的基本本因素有有：机翼翼在气流流中的相相对位置置（迎角角）、气气流的速速度和空空气密度度以及飞飞机本身身的特点点（飞机机表面质质量、机机翼形状状、机翼翼面积、是否使使用襟翼翼和前缘缘翼缝是是否张开开等）。1.迎角角对升力力和阻力力的影响响相相对气流流方向与与翼弦所所夹的角角度叫迎迎角。在在飞行速速度等其其它条件件相同的的情况下下，得到到最大升升力的迎迎角，叫叫做临界界迎角。在小于于临界迎迎角范围围内增大大迎角，升力增增大：超超过临界界临界迎迎角后，再增大大迎角，升力反反而减小小。迎角角增大，阻力也也越大，迎角越越大，阻阻力增加加越多：超过临临界迎角角，阻力力急剧增增大。2.飞行

12、行速度和和空气密密度对升升力阻力力的影响响飞飞行速度度越大升升力、阻阻力越大大。升力力、阻力力与飞行行速度的的平方成成正比例例，即速速度增大大到原来来的两倍倍，升力力和阻力力增大到到原来的的四倍：速度增增大到原原来的三三倍，胜胜利和阻阻力也会会增大到到原来的的九倍。空气密密度大，空气动动力大，升力和和阻力自自然也大大。空气气密度增增大为原原来的两两倍，升升力和阻阻力也增增大为原原来的两两倍，即即升力和和阻力与与空气密密度成正正比例。3，机翼翼面积，形状和和表面质质量对升升力、阻阻力的影影响机翼面面积大，升力大大，阻力力也大。升力和和阻力都都与机翼翼面积的的大小成成正比例例。机翼翼形状对对升力、

13、阻力有有很大影影响，从从机翼切切面形状状的相对对厚度、最大厚厚度位置置、机翼翼平面形形状、襟襟翼和前前缘翼缝缝的位置置到机翼翼结冰都都对升力力、阻力力影响较较大。还还有飞机机表面光光滑与否否对摩擦擦阻力也也会有影影响，飞飞机表面面相对光光滑，阻阻力相对对也会较较小，反反之则大大.。机翼的剖剖面如下下图：向向上的气气流较快快，依据据白努努利定律律流速速快的流流体压力力较小，所以翼翼面会受受向上的升力力 。附：飞机和滑滑翔机是是如何在在空中不不下沉的的？通过过造机翼翼模型，并使它它在空中中升起，你就能能找到答答案。这这将向你你显示运运动的空空气是如如何使飞飞行器和和鸟类飞飞行的。1.按图图示将纸纸折成两两半。一一半稍比比另一半半小些。2.把纸纸翻过来来把边粘粘在一起起。机翼翼的上部部呈弯曲曲状。3.用锅锅笔在机机翼的两两边各扎扎一个小小孔。在在一个孔孔的上方方对应地地扎出另另一个孔孔。4.剪一一小段吸吸管。剪剪下的吸吸管的长长度，要要足够能能穿过机机翼。5.把吸吸管穿过过机翼上上的孔，用胶带带固定。6.将细细绳穿过过吸管。7.将细细绳系在在某固定定物体上上，使机机翼能上