空气动力学课件

流体力学Fluid Mechanics

第一部分

张震宇

南京航空航天大学

航空宇航学院

简介

?空气动力学(Aerodynamics)

?课程类别：必修课

?面对航空类本科生的专业基础课程?42学时

第一部分课程结构

?预备知识

?偏微分方程、微积分、矢量分析、场论

?守恒律、热力学定律

?基本原理

?空气动力学、流体力学

?无粘不可压流动

?Bernoulli 方程、位流理论、基本解、K-J定理?无粘可压流动

?热力学定律、等熵流动、激波理论、高速管流

第二部分课程结构（此处从略）?低速翼型理论

?几何特点、K-J后缘条件、薄翼型理论

?低速机翼气动特性

?B-S定律、升力线（面）理论

?亚音速空气动力学

?小扰动线化理论、薄翼型（机翼）气动特性

?超音速空气动力学

?薄翼型线化理论、跨音速流动、高超音速流动

?计算流体力学（CFD）

?网格生成、控制方程解算

背景阅读

?徐华舫，《空气动力学基础》，北航版?H. Schlichting, Boundary layer theory

?J.D. Anderson, Introduction to Flight

?E.L. Houghton & P.W. Carpenter, Aerodynamics for Engineering Students

?G.K. Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics

?D.J. Tritton, Physical Fluid Dynamics

?https://www.wendangku.net/doc/a0390758.html,/

第一章流体力学的基础知识

?基本任务和研究方法

?流体力学及空气动力学发展概述

?流体介质的物理特性

?气动力、力矩及气动力系数

?矢量和积分

?控制体、流体微团以及物质导数

研究流体运动的科学

研究流体运动的科学

研究流体运动的科学

Tacoma Narrows Bridge，1940

研究流体运动的科学

流体力学的基本任务

?研究对象：流体和固体间的相对运动

?探寻流体运动的基本规律

?研究流体与固体之间的相互作用?应用流体力学规律解决工程技术问题?预测流体力学新的发展方向

应用领域

?飞行器、船舶设计?建筑设计、土木工程?热能工程、传热学?热化学流体力学

?生物流体力学

?磁流体力学

主要研究方法

?实验研究

?理论分析

?数值计算

实验设备

风洞wind tunnel

激波管shock tube 水洞water tank

实验测试技术

?机械

?光、电、声、热

流动显示技术

实验研究方法

?实验结果较为真实、直接、可靠?限制因素

?模型尺寸限制

?实验边界的影响

?测量过程的干扰

?大量的人力和物力耗费

理论分析方法

?流动的模型化——问题的抽象表达

?找出主要因素，忽略次要因素

?控制方程的建立与解算

?后处理和分析

?未计及因素的修正

?有助于揭示问题的内在规律

?仅适用于简单问题

数值计算方法

?求解方法多样化

?有限差分(FDM)、有限元(FEM)、有限体积

方法(FVM)、谱方法

?对常规问题耗费相对较小

?可用于解算复杂流场的流动

?精度、稳定性、模型合理化

流体力学发展概述（-1800）

Daniel I. Bernoulli (1700-1782)

0951吸入制剂微细粒子的空气动力学评价方法

0951 吸入制剂微细粒子的空气动力学评价方法1
微细粒子剂量是评价吸入制剂有效性的重要参数。吸入气雾剂、吸入粉雾剂、吸入喷雾 剂的雾滴（粒）大小，在生产过程中可以采用合适的显微镜法或光阻、光散射及光衍射法进 行测定；但产品的雾滴（粒）分布，则应采用雾滴（粒）的空气动力学直径分布来表示。采 用本法测定的微细粒子剂量为其空气动力学雾滴（粒）直径小于一定大小的药物质量。
第一法（双级撞击器） 仪器装置 装置各部分如图所示。
A：适配器，连接吸入装置。 B：模拟喉部，由改进的50ml圆底烧瓶制成，入口为29/32磨口管，出口为24/29磨口塞。 C：模拟颈部。 D：—级分布瓶，由24/29磨口 100ml圆底烧瓶制成，出口为14/23磨口管。 E：连接管，由14 口磨口塞与D 连接。 F：出口三通管，侧面出口为14口磨口塞，上端连接塑料螺帽（内含垫圈）使E与F密封， 下端出口为24/29磨口塞。 G：喷头，由聚丙烯材料制成，底部有4个直径为1. 85mm±0.125mm的喷孔，喷孔中心 有一直径为2mm，高度为2mm的凸出物。 H：二级分布瓶，24/29磨口250ml锥形瓶。 玻璃仪器允许误差±1mm。 仪器照图安装，于20~25℃下，在通风橱内进行操作。在第一级分布瓶D中，加入各品 种项下规定的溶剂7ml作为吸收液，在第二级分布瓶H中加入各品种项下规定的溶剂30ml作 为接受液，连接仪器各部件，使二级分布瓶的喷头G的凸出物与瓶底恰好相接触。用铁夹固
1 本通则名称原为“吸入气雾剂、吸入粉雾剂、吸入喷雾剂的雾滴（粒）分布测定法”。 1

空气动力学课件

流体力学Fluid Mechanics 第一部分 张震宇 南京航空航天大学 航空宇航学院

简介 ?空气动力学(Aerodynamics) ?课程类别：必修课 ?面对航空类本科生的专业基础课程?42学时

第一部分课程结构 ?预备知识 ?偏微分方程、微积分、矢量分析、场论 ?守恒律、热力学定律 ?基本原理 ?空气动力学、流体力学 ?无粘不可压流动 ?Bernoulli 方程、位流理论、基本解、K-J定理?无粘可压流动 ?热力学定律、等熵流动、激波理论、高速管流

第二部分课程结构（此处从略）?低速翼型理论 ?几何特点、K-J后缘条件、薄翼型理论 ?低速机翼气动特性 ?B-S定律、升力线（面）理论 ?亚音速空气动力学 ?小扰动线化理论、薄翼型（机翼）气动特性 ?超音速空气动力学 ?薄翼型线化理论、跨音速流动、高超音速流动 ?计算流体力学（CFD） ?网格生成、控制方程解算

背景阅读 ?徐华舫，《空气动力学基础》，北航版?H. Schlichting, Boundary layer theory ?J.D. Anderson, Introduction to Flight ?E.L. Houghton & P.W. Carpenter, Aerodynamics for Engineering Students ?G.K. Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics ?D.J. Tritton, Physical Fluid Dynamics ?https://www.wendangku.net/doc/a0390758.html,/

8级生物采样器

美国TischEnvironmental, Inc., (TEI)八级空气生物撞击式采样器（MASSFLOW CONTROLLED PUF SAMPLER） 在过去的十年中，随着对无污染环境的需要，空气中的微生物的研究日益重要。微生物的悬浮颗粒被定义为空气中液体或固体颗粒中能存活的生物污染物。这些颗粒的具有不同的尺寸，从小于0.1微米的病毒到大于100微米的真菌孢子。可以是独立出现，也可能聚集出现。TE-20-800型八级空气微生物采样器专门用于收集和研究需氧细菌和 真菌。 八级空气微生物采样器也称作国际标准多级采样器，是各国多级采样器技术标准的世界级标准采样器。美国TEI公司是一家专业的采样设备制造商，具有超过50年的设计制造经验。 TE-20-800型八级空气微生物采样器是一个多孔，层叠碰撞(空气)取样器，通常用于环境中的需氧细菌和真菌浓度和颗粒大小分布的测量。该采样器可以根据人体肺部的沉积情况进行采集所有微粒，无论物理尺寸、形状或密度。采样器的每级中可放置一个装有琼脂培养基的培养皿，用于收集采样空气中的微生物粒子，微生物粒子会随气流的撞击留在培养基上。随后培养皿可以取出，进行培养后，用菌落计算公式计算。 仪器特点： ·具有PM10 高效预撞击器，保证了大颗粒的精确分离。 · 28.3 ALPM的高样品流速 ·从0.4nm~9nm的尺寸分离 ·可选采样体积控制的真空系统 ·防腐蚀的铝合金机体和硅橡胶密封 ·利用空气动力对空气中的颗粒精确的按大小分离，具低成本和易操作的特性 ·有效的消除颗粒的反弹和夹带 ·极高的收集效率、重现性和准确性 ·利用空气动力学进行9段分离 · 81mm的样品培养基，可以简单的处理和称重 ·结合了美国联邦撞击式采样器标准，并且符合OSHA, EPA 和ACGIH 对可吸入颗粒的采样要求。 技术参数 ·组成：TE-20-800型八级空气微生物采样器包括8个铝合金多孔台，8个不锈钢收集盘，81mm 过滤器 支架，11个硅橡胶密封圈，真空泵和便携箱。 ·颗粒尺寸：0.4nm到9nm