绕流阻力与升力.docx
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1、绕流阻力与升力一、绕流阻力水流绕过物体(如机翼、桥墩和水文测量中的铅鱼以及水泵叶片和冷却管的 绕流问题等)或物体在流体中以一定的速度前进(也相当于流体绕过物体)时, 物体都将受到水流对物体的作用力。这个作用力可以分为两分量:一个是它在水 流方向的分力,该力是水流中物体(桥墩、铅鱼)受到水流方向的作用力,或者 说在流体中运动物体(如机翼)所受到的阻力;另一个是垂直于流动方向的横向 作用力,称为升力。研究绕流阻力与升力问题对水文、水力机械和水工等专业有 其实用价值。为确定物体的绕流阻力,现观察垂直于水流方向上设置的圆柱体,如图4-22 所示。图 4-22由于水流对称绕着圆柱体边界流动,那么在圆柱边
2、界的任一点上都存在着法向 应力和切应力7。从图上可以看出,在圆柱面上取一微小面积以,作用在微 小边界面上的动水压力小=根,摩擦阻力=小以。那么作用在圆柱面上的绕 流阻力,就是水流作用在圆柱面上各微小动水压力和摩擦阻力在水流方向投影总 和。因此,绕流阻力有两局部组成,即由外表切应力形成的局部成为摩擦阻力或 外表阻力;由动水压强形成的称为压强阻力或形状阻力。当实际液体绕物体流动,由于粘性作用,在物体外表形成边界层。沿物体表 面流动的液体质点,因能量损失,失去动能,而被迫离开物体外表(被外部质点 带向物体后部),从而在物体尾部形成漩涡区。所以物体的形状及物体与水流的 相对位置都影响到漩涡区的大小、漩
3、涡的强弱,对绕流阻力的影响极大。如平板 平行水流放置,就不易形成水流与边界脱离,产生的绕流阻力也最小;假设平板垂 直水流放置,那么最易形成水流与边界脱离,产生的绕流阻力也最大,如图4-23 (a)所示。因此,在流体中运动的物体(如飞机、船舶等),或在水流中固定的物体(桥 墩、闸墩、铅鱼等)都应设计成曲线型,以防止产生水流脱离现象,减少绕流阻 力。(卜)方墩与夹城的烧流()不同方位的平板绕流()不对称流线型剖面的绕流图 4-23如图4-23所示,物体在迎水面上存在一个流线的终止点(停滞点0),区= p-瓯该点的流速为零,压强最大,停滞点的动水压强水头7 2g ,即“一 2 而 物体迎水面其他各点
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- 关 键 词:
- 阻力 升力
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