Anderson《空气动力学基础》5th读书笔记第3记——流动类型

最新推荐文章于 2023-07-07 11:18:01 发布

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本文是Anderson《空气动力学基础》第五版的读书笔记，主要探讨了连续介质与自由分子流动、无黏流动和黏性流动、不可压缩流动与可压缩流动的区别，并介绍了马赫数在判断流动状态中的作用。对于航空工程实际问题，通常考虑连续流动和无黏流动的简化模型来计算压力分布和升力，但这种简化无法准确计算阻力。马赫数1.2以下是亚音速，1.2到0.8是跨音速，超过1.2则是超音速，高超音速则涉及热力学问题。

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一、连续介质与自由分子流动

分子之间相互碰撞的平均距离定义为平均自由程 $\gamma$ 。如果平均自由程的数量级远小于飞行器的尺寸时，此时，分子对物体的碰撞如此频繁以至于物体无法分辨出单个的分子碰撞，这时，对物体表面而言流体是连续介质，这样的流动称为连续流动。而如果空气很稀薄时（高空），平均自由程的数量级与飞行器尺寸相差不多时，则物体能分辨出单个分子的碰撞，此时，我们把流动成为自由分子流动。当然，对于我们航空人来说，大多的问题都是连续流动，毕竟不是每一架飞机都能飞到九重云霄外的。

二、无黏流动和黏性流动

空气再流动时，伴随着摩擦、热传导或者扩散等，我们把这样的流动成为黏性流动，反之，没上述现象的则归为无黏流动。很不幸的是，大自然中所有的流动都是黏性流动，也就是雷诺数趋向于无穷大，这样，问题就复杂了，分子之间相互影响，计算量那是几何倍数增长啊，但我们懂得抓住主要矛盾呀。我们发现，只需将靠近翼型的薄薄的一层空气看作是黏性流动，而把这之外的看作是无黏流动就行，当然，这是有道理的：