關鍵要點

• 什么是薄翼理論？

• 為什么使用薄翼型分析？

• 如何應用薄翼型分析？

機翼流動的空氣動力學

有很多工具可用于解決涉及流體力學的工程問題。有一個通用的Navier-Stokes 方程，用于研究通過管道的石油和天然氣以及熱力學、流體動力學和空氣動力學中的流體流動。在研究機翼周圍的氣流時，可以使用多種方法，具體取決于氣流是可壓縮的、不可壓縮的和/或無粘性的。如果需要一個簡單的解決方案并且高度幾乎可以忽略不計，請考慮使用薄翼型理論。

什么是薄翼型理論？

機翼，也稱為機翼，有多種形狀和尺寸。它們可以是對稱的，其中上部和下部的大小和形狀相同。然而，弧形翼型最常使用，因為它們由于上部比下部更凸而產生更大的升力。分析機翼上的流體流動可能很復雜且計算量大。然而，如果可以假設翼型厚度無窮小且翼展非常長——無限長——那么不可壓縮的無粘流可以使用薄翼型理論進行分析，定義如下。

顯然，沒有翼展是無限長的，也沒有翼型厚度為零，但確實存在這些假設有用的情況；特別是在研究對飛行至關重要的  升力時。

為什么使用薄翼型分析？

研究空氣動力學的目的是了解固體物體如何在空氣中移動或物體周圍的空氣流動如何影響其運動。進行分析的目的是最大限度地提高物體（飛機、直升機等）在空中高效安全移動的能力。只有了解物體表面（包括機翼）上方和周圍的氣流行為，并將這些結果應用于設計決策（例如使用什么材料、機翼形狀應該是什么以及要實施的控制技術），才能實現這一目標 。

回答這些問題不是一個簡單的命題，因為有很多有影響的參數和分析方法。在這些參數中，升力是最重要的，因為它決定了飛機能否保持高度，并且受飛機弦線的迎角或方向影響很大，即入射空氣的參考方向。連接這兩種飛行特性的最簡單方法是應用薄翼型理論。但是，必須滿足下面列出的某些假設。

薄翼型理論適用性的假設

• 氣流不可壓縮

• 氣流無粘性

• 機翼有無限長

• 機翼厚度為零

如果可以應用上述內容，則適用以下等式：

CL = _2????

CL 是升力系數，?? 是攻角。這個簡單的比例方程定義了攻角和升力之間的直接關系，是采用薄翼型理論的原因。薄翼型理論應用的假設消除了阻力的可能性，這是反對飛機向前運動的重要考慮因素。 

如何應用薄翼型分析？

通常，升力系數列表可用于不同的機翼形狀和材料。這些列表可用于為您的設計選擇機翼。此升力數據的準確性取決于您結合現實世界的考慮因素，例如升力引起的阻力的影響，它會隨著迎角的增加而增加，直到達到臨界角（對于大多數機翼而言在 15° 和 20° 之間）。超過這個角度，飛機就會失速。 

使用正確的升力系數公式也很重要。上面的等式適用于對稱翼型。對于弧形機翼，應使用以下等式。

C L = 2??((?? - ?? 0 )( 180 / ?? ))

在上面的等式中，?? ₀是零升力的角度。 

薄翼型理論提供了一種為您的設計選擇翼型的簡單方法。然而，為了優化該技術的使用，您應該確保您確定升力系數的方法是準確的，這意味著使用其他流體力學分析方法來計算翼型邊界處的氣流參數。這最好通過部署 Cadence 的 CFD 求解器工具箱中提供的高級分析工具來完成。