Аэродинамика
Экзаменационные вопросы
1. Основные параметры воздуха (р, т, плотность газа).
Воздух представляет собой смесь различных газов. В состоянии неподвижности он характеризуется давлением, температурой и плотностью. Давление – сила, перпендикулярно действующая на единицу поверхности. За единицу давления принята техническая атмосфера. В международной системе СИ измеряется в Н\м2. Давление вызвано массой вышележащих слоев воздуха и ударами хаотически движущихся молекул. Его называют атмосферным давлением и обычно измеряют в мм. рт. ст. Давление в 1 кг на см2 уравновешивается 736,5 мм. рт. ст. 6,5 мм. падает на 1 км. высоты. 760 мм. – уровень балтийского моря. Температура – это степень нагретости воздуха. Она характеризует скорость хаотического движения молекул. Чем больше температура, тем больше скорость движения. Плотность – это масса воздуха на единицу объема. Плотность воздуха зависит от высоты, температуры и влажности.
2. Основные физические свойства воздуха
Основные физические свойства воздуха – инертность, вязкость и сжимаемость. Инертность – способность сопротивляться изменению состояния относительного покоя равномерного прямолинейного движения. Мерой инертности является плотность. Чем больше плотность, тем больше инертность. Вязкость – способность воздуха сопротивляться взаимному сдвигу своих частиц. Причиной вязкости является сила внутреннего трения частиц друг об друга при взаимном перемещении. Сжимаемость – способность воздуха изменять свой объем, а следовательно и плотность при изменении давления и температуры. Сжимаемость характеризуется отношением изменения плотности и изменения давления. Чем больше отношение тем больше сжимаемость и наоборот.
3. Закон Бернулли
Уравнение Бернулли:
,
где
— плотность жидкости,
— скорость потока,
— высота,
на которой находится рассматриваемый
элемент жидкости,
— давление
— ускорение
свободного падения.
На основании этого закона получим, что статистическое давление среды в тех областях, где скорость потока более высока будет ниже, чем в областях, где скорость потока ниже. Крыло самолета имеет несимметричный профиль, вследствие чего скорость потока на верхней кромке будет выше чем на нижней. Создавшаяся разница давлений и создает подъемную силу.
4. Принцип измерения скорости
Принцип измерения скорости основан на измерении динамического давления встречного потока воздуха с помощью манометрической коробки, деформация которой передается на стрелку специальным механизмом.
5. Закон сопротивления воздуха
Сопротивление воздуха возникает в результате сил трения в пограничном слое и из-за разности давлений перед телом и позади него. Поэтому можно сказать, что составляющими элементами силы лобового сопротивления являются сопротивление давления и сопротивление трения. Только от формы тела зависит, какая из этих составляющих будет преобладающей. У тел не обтекаемой формы преобладает сопротивление давления, а у тел удобообтекаемой формы – сопротивление трения. С целью уменьшения сопротивления выбирают удобообтекаемую форму тела, а поверхность ее хорошо шлифуют.
,
где
СX — аэродинамический коэффициент силы лобового сопротивления, определяемый для каждого тела опытным путем.