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《无人机空气动力学》流体模型化及流体微团上的力PART1流体模型化PART2流体微团上的力目录PART

1流体模型化1.流体模型化定义流体模型化，就是根据所研究问题的性质(一般研究低速气流时)，突出问题的主要方面，忽略流体的某些次要物理属性，建立简化的流体模型，便于研究。一、流体模型化对实际流体的物理属性在不同情况下的简化，就得到各种流体模型。（1）理想流体——不考虑流体的粘性；（2）不可压缩流体——密度为常数；（3）绝热流体——不考虑气体的热传导属性；2.流体模型类型一、流体模型化从空气的基本物理属性知道，空气是粘性流体。由于空气的粘性系数比较小，对于有些问题的研究(尤其是低速气流的研究)结果影响甚微，忽略其粘性的存在，在研究这类问题时会简化研究过程，又不影响问题的基本结论。这时我们就把空气看成是理想流体。可见，所谓理想流体，就是不考虑粘性(粘性系数为零)的流体。3.理想流体一、流体模型化飞机在空中飞行，空气与机翼之间的相对流动情况如图所示。从P1点处气流沿翼面法向的速度分布看出，紧贴机翼表面有一法向速度梯度很大的薄层，叫附面层。附面层内的流动受空气粘性的影响很大。附面层外的主流，沿翼面的法向速度梯度很小，说明受空气粘性的影响很小，甚至可以忽略不计。因此，附面层外的主流就可以看作是理想流体。3.理想流体一、流体模型化空气流过机翼时，随着流速和压力的变化，空气密度要发生变化，其变化量的大小取决于马赫数(将在第5章中进行讨论)。当Ma<0.3时，空气密度的变化小到可以忽略的程度，因此把密度为常量的流体视为不可压流体。4.不可压缩流体一、流体模型化这种流体模型不考虑气体热传导属性。在低速流体中，除了专门研究热问题(如发动机的散热)外，一般是不考虑气体的热传导属性的。在高速流动中，温度梯度不太大的地方，如附面层以外的气体，气体微团间传热是很微小的，也可以不必考虑。这种不考虑热传导属性的流体称为绝热流体。综上所述，通常可以把附面层外作低速流动的空气，视为理想的、绝热的、不可压流体。5.绝热流体一、流体模型化PART

2气体的状态方程二、流体微团上的力从流体中划出一个体积为V的流体，它的封闭表面为S。作用在这块流体上的力可以分成两大类：质量力和表面力。1.质量力二、流体微团上的力质量力有时候也被称为体积力，是指作用在体积V内每一流体质量或体积上的非接触力，其大小与流体质量或体积成正比。重力、惯性力和电磁力都属于质量力。流体力学中的质量力一般只考虑重力和惯性力。一般用𝑓表示单位质量流体所受的质量力。用𝑋、𝑌、𝑍分别表示𝑓在直角坐标系上的投影分量，则质量力𝑓可以表示为：𝑓=𝑋𝒊+𝑌𝒋+𝑍𝒌；式中𝒊，𝒋，𝒌是单位坐标矢量。2.表面力二、流体微团上的力表面力是指作用在所取流体体积表面𝑺上的力，它是由与这块流体相接触的流体或物体的直接作用而产生的。根据

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