流體力學基本知識點

       流體力學是什么，研究流體產生的力，飛行器相關的主要就是物體表面上的力，比如用偶極子加直勻流來模擬圓柱繞流，這個可以進行保角變換來進行機翼表面的壓力狀況。

流體力學和固體力學的差別和相似之處

        固體和流體的區別，第一感覺就是一靜一動，拿機翼來說，研究氣動的話，空氣得動起來才有力，而相應如果研究機翼的強度問題，那可以把機翼放在那加力就好了。這是一個直觀的總體的感覺。仔細來看，那就是流體在靜止的狀態下，它不能承受剪力，粘性也表現不出來，所以很多性質需要在動的情況下去研究。

        相似之處，都是微元的處理方式。

流體的粘性

       牛頓流體，粘性和速度梯度成正比，比例因子就是粘性系數。粘性不同于分子間作用力或者張力，它是運動才會產生的，流體的動摩擦力，而流體不存在靜摩擦力。粘就不是粘性，它是靜態的，更多的就是分子間作用力之類的了。

       粘性的性質，是流體它固有的。主要受溫度的影響，對液體來說，溫度越高，應該是越絲滑的，因為溫度高了分子間的間距應該會大一點，那么接觸的少了，所以摩擦少了；但是對于氣體則不然，氣體主要是受熱運動來控制的，當溫度升高，那么分子的熱運動加劇，使得分子之間的相互碰撞加劇，最終導致粘性升高。

壓縮性

       壓縮一般說的是氣體，固體和液體是不容易被壓縮的。固定容器內的壓縮通?？梢詼p小體積，飛行器方面是在空間中的研究，這時候壓縮，就相當于彈簧后面有人推，前面來不及反映，最終的效果就是被壓縮了，體現出一個速度的關系，所以用速度和聲速之比來表示壓縮性。

       因此可知空間中的壓縮伴隨著提速，放在流管中來看比較清晰，亞聲速擴張收縮流道，速度增加，Ma增加，靜壓靜溫就會減小，密度相應增大，那就是被壓縮了。超音速，擴張流管中，馬赫數會升高，靜溫靜壓下降，速度增加。

       但是地馬赫數下常常會認為流體不可壓縮來處理，不可壓縮，那么音速就是無窮大了，像無限長鋼管一樣，左邊一推，立馬傳到另一邊了。

湍流和層流的區別

        湍流和層流的速度不一樣，流動特征不一樣。湍流是一個整齊，互相參雜互相幫助；層流是各管各的。導致的性質不同，因為層流是各管各的，所以它容易造成避免附近的跟不上，導致流動分離，而湍流則不容易流動分離。

      層流的摩擦力卻比較小，湍流的摩擦力比較大。畢竟湍流活躍。

1、湍流與層流的討論：

  ①概念分類：層流是各層之間沒有摻混，湍流是各層之間有摻混。
  ②湍流與層流可以用雷諾數來區分，雷諾數大，湍流。
     雷諾數本身，慣性力與粘性力之比。

  解決問題①：湍流為什么可以用雷諾數來衡量：

       首先，湍流是和雷諾數正相關的，但是不一定就必須以2300為分界點。雷諾數是慣性力與粘性力的比值。
      慣性力趨于維持動量，Re大時，流動中的微小擾動會被放大，并由擴散作用輸送到其他區域。粘性力趨于耗散動量，就會使得流動變穩定。這與平時的感覺似乎有點不同，我們可能覺得粘性力會導致渦的產生，那就借用一個回答：（不客氣，粘性力增加使得摻混增加，邏輯上似乎是合理的，但僅限于湍流邊界層的底層。因為這里的能量是反向傳遞的，即能量由緊挨固體壁面形成的小渦向大渦傳遞，粘性大則能量傳遞效果越強。這也是大尺度的渦的由來。而外側的流動，能量由大渦向小渦傳遞，最終耗散，如果粘性增大，能量在較大尺度的渦上就耗散掉了，流動很快就歸于平靜。所以總體上，粘性越大，流動越趨向于層流）。

  解決問題②：湍流的產生機理
        湍流是由于擾動產生的。所謂的圓管、壁面都是擾動的一種形式，而沒有擾動，一般是不存在湍流的。
       話說體軸系下的來流，換到風軸系下，它是靜止的，那它肯定是層流的，這肯定是對的。那換算到體軸系下，仍是層流，側面印證了不管風速多大它都是層流，即需要擾動才會從層流轉換成湍流。

2、湍流層流與流動分離：

     流動分離是和流動狀態有關的，他的兩個必要條件是粘性和逆壓梯度。

3、基本方程的討論：

      從一般到特殊：（粘性代表著理想流體、有旋無旋代表著是否有剪切，用旋度來表示、定常）；

     NS方程，最一般；
     歐拉方程，理想氣體，無粘流；
    拉普拉斯方程，低速流動、無粘無旋不可壓；

4、超聲速、激波和膨脹波的一些東西：

        激波膨脹波的產生，擾動（可以超聲速流中的物體、可以是超聲速流中的壓力梯度），那么看膨脹波激波就看擾動就好了。

 擾動的不同形式所導致的結果：
       我們看一個外折角導致的擾動，產生膨脹波使得氣流加速，是不是就相當于拉瓦爾噴管中的后半段，所以說拉瓦爾噴管中也有膨脹波了？應該是這樣的，拉瓦爾噴管中是有膨脹玻的，而且當偏離設計點的時候，比如提前達到臨界馬赫數，那么就會產生激波，激波延伸到擴張段中，導致擴張段中的流速以斜激波為分界面（保留）?！镜悄壳鞍l現當設置為壓強決定時候，不管進口壓強多大，喉道處馬赫數是一定的，假設它剛好是1，那么如圖，它為什么在后半段還會產生類似激波的東西？如果是提前達到1尼，該如何仿真，又是什么樣的效果，下次看吧】

拉瓦爾噴管的實現：
       兩個指標，①是收縮擴張管道，②是大的壓強比。為啥要壓強比，因為最終出口是要和外界大氣壓一致的，這樣在出口直接噴出，如果出口壓強比外界大氣壓大，那么壓強降低需要膨脹波，速度繼續增大；如果壓強小于外界大氣壓，也就是達不到我們所說的足夠大的壓強比，那么結尾是不是就是需要壓強的增大了，就得來一道激波使得壓強增大，同時的話，速度就會減小，那就違背了初衷。