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壓強(qiáng)的案例

Ansys Zemax|計(jì)算任意溫度和壓強(qiáng)下的折射率
那OpticStudio是如何計(jì)算材料在不同溫度和壓強(qiáng)下的折射率呢? 折射率計(jì)算公式 任意溫度或壓強(qiáng)下的折射率與參考溫度和壓強(qiáng)下的絕對(duì)(參考與真空介質(zhì))空氣折射率相關(guān)。需要再次強(qiáng)調(diào)的是,OpticStudio中空氣下的折射率在系統(tǒng)溫度 (TS) 和系統(tǒng)壓強(qiáng) (PS) 下永遠(yuǎn)為1。下式給出了如何計(jì)算系統(tǒng)溫度和壓強(qiáng) (TS, PS) 下或參考溫度和壓強(qiáng) (T0, P0) 下空氣的絕對(duì)折射率: 其中 公式中λ表示輸入光的波長(系統(tǒng)溫度和壓強(qiáng)下),P為壓強(qiáng)(以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為單位),T為溫度(攝氏度)。有關(guān)該公式的更多信息請(qǐng)查閱幫助系統(tǒng)“Index of Refraction Computation”標(biāo)簽。 如果要計(jì)算任意溫度和壓強(qiáng)的折射率,則我們將首先計(jì)算nair(P0, T0)以及nair(PS, TS)。這些參數(shù)都是在輸入波長下進(jìn)行計(jì)算的。首先,我們通過對(duì)參考溫度和壓強(qiáng)進(jìn)行縮放得到“相對(duì)”波長: 在參考溫度和壓強(qiáng)下的相對(duì)折射率由對(duì)應(yīng)波長下的色散公式計(jì)算得到: 其中f為色散公式的函數(shù)形式,c0表示材料的色散系數(shù)。相對(duì)折射率與絕對(duì)折射率的轉(zhuǎn)換關(guān)系為: 由于相對(duì)折射率是在參考溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行計(jì)算的,因此計(jì)算絕對(duì)折射率需要在同樣的溫度和壓強(qiáng)下。
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Ansys Zemax | 計(jì)算任意溫度和壓強(qiáng)下的折射率
那OpticStudio是如何計(jì)算材料在不同溫度和壓強(qiáng)下的折射率呢? 折射率計(jì)算公式 任意溫度或壓強(qiáng)下的折射率與參考溫度和壓強(qiáng)下的絕對(duì)(參考與真空介質(zhì))空氣折射率相關(guān)。需要再次強(qiáng)調(diào)的是,OpticStudio中空氣下的折射率在系統(tǒng)溫度 (TS) 和系統(tǒng)壓強(qiáng) (PS) 下永遠(yuǎn)為1。下式給出了如何計(jì)算系統(tǒng)溫度和壓強(qiáng) (TS, PS) 下或參考溫度和壓強(qiáng) (T0, P0) 下空氣的絕對(duì)折射率: 其中 公式中λ表示輸入光的波長(系統(tǒng)溫度和壓強(qiáng)下),P為壓強(qiáng)(以標(biāo)準(zhǔn)大氣壓為單位),T為溫度(攝氏度)。有關(guān)該公式的更多信息請(qǐng)查閱幫助系統(tǒng)“Index of Refraction Computation”標(biāo)簽。 如果要計(jì)算任意溫度和壓強(qiáng)的折射率,則我們將首先計(jì)算nair(P0, T0)以及nair(PS, TS)。這些參數(shù)都是在輸入波長下進(jìn)行計(jì)算的。首先,我們通過對(duì)參考溫度和壓強(qiáng)進(jìn)行縮放得到“相對(duì)”波長: 在參考溫度和壓強(qiáng)下的相對(duì)折射率由對(duì)應(yīng)波長下的色散公式計(jì)算得到: 其中f為色散公式的函數(shù)形式,c0表示材料的色散系數(shù)。相對(duì)折射率與絕對(duì)折射率的轉(zhuǎn)換關(guān)系為: 由于相對(duì)折射率是在參考溫度和壓強(qiáng)下進(jìn)行計(jì)算的,因此計(jì)算絕對(duì)折射率需要在同樣的溫度和壓強(qiáng)下。絕對(duì)折射率由下式計(jì)算得出: 其中Δnabs由下式計(jì)算得到: 在上式中,n為材料在參考溫度和壓強(qiáng)下的折射率,ΔT為材料溫度與參考溫度的差值,λ為波長(上文中計(jì)算的λrel),D0和D1等為材料的熱擾動(dòng)系數(shù)。
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[問題討論]Fluent邊界條件中的各種壓強(qiáng)(Pressure)解釋
ReferencePressure Location(參考壓強(qiáng)位置)應(yīng)是位于流體永遠(yuǎn)是100%的某一相(空氣)的區(qū)域,光滑和快速收斂是其基本條件。 本文摘自:http://blog.sina.com.cn/s/blog_609a4d270102wmxl.html,在此感謝原作者。
支持以壓強(qiáng)定義面荷載! Simright 2017.11.24更新
如根據(jù)會(huì)員raoyun的建議,添加了Simulator中支持壓強(qiáng)定義面荷載的功能,歡迎大家體驗(yàn)!希望大家支持云端CAE,支持Simright! 2017.11.18-11.24 A Simulator (在線仿真計(jì)算工具) 1修復(fù)材料名為中文造成求解失敗的問題。 2支持以壓強(qiáng)定義面荷載。 B Toptimizer(在線拓?fù)鋬?yōu)化工具) 1修復(fù)材料名為中文造成求解失敗的問題。 2修復(fù)多Part的模型中拓?fù)渥兞吭茍D顯示的問題。 C Converter (在線CAE模型轉(zhuǎn)換工具) 1修復(fù)某些zip文件無法解壓的問題。 D 公開項(xiàng)目 1修復(fù)某些復(fù)制的項(xiàng)目無法正常顯示荷載和求解的問題。 ⊙還有更多新功能等您來體驗(yàn),歡迎大家留言給我們提出寶貴建議 ⊙歡迎加入Simright QQ群:576512506 Simright CAE云仿真在線平臺(tái),無需安裝軟件,可在線進(jìn)行CAE格式轉(zhuǎn)換,模型預(yù)覽,仿真計(jì)算及拓?fù)鋬?yōu)化等功能。
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壓強(qiáng)圖1
固體發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火壓強(qiáng)峰的CFD計(jì)算方法研究
對(duì)于小直徑大長徑比發(fā)動(dòng)機(jī),燃燒室軸向壓強(qiáng)梯度大,且有侵蝕燃燒,發(fā)動(dòng)機(jī)頭尾壓差大,發(fā)動(dòng)機(jī)試車測(cè)試頭部壓強(qiáng),內(nèi)彈道計(jì)算值與實(shí)測(cè)值差別較大。隨著燃燒的進(jìn)行,內(nèi)孔擴(kuò)大,燃燒室軸向壓強(qiáng)梯度變小,壓強(qiáng)逐漸回落,實(shí)測(cè)壓強(qiáng)曲線與理論曲線接近,有點(diǎn)火壓強(qiáng)峰發(fā)動(dòng)機(jī)的典型壓強(qiáng)時(shí)間曲線如圖2所示,零維內(nèi)彈道計(jì)算初始壓強(qiáng)為9 MPa,試車實(shí)測(cè)點(diǎn)火壓強(qiáng)峰為14.5 MPa,比計(jì)算值高61%,誤差較大。若以理論計(jì)算最大壓強(qiáng)設(shè)計(jì)燃燒室殼體,殼體結(jié)構(gòu)將面臨安全系數(shù)過低的風(fēng)險(xiǎn)。
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北鯤教程 |不同壓強(qiáng)下ZnO的聲子譜計(jì)算及其收斂性測(cè)試 | 文末送100算力金啦
分別對(duì)常壓下和19Gpa壓強(qiáng)下的ZnO進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。 a) 建模:正巧在進(jìn)行試算的時(shí)候重裝了系統(tǒng),一時(shí)半會(huì)沒有MS用,所以建模則在北鯤云的windows工作站節(jié)點(diǎn)下運(yùn)行。進(jìn)行計(jì)算的是六角纖鋅礦結(jié)構(gòu)Zn0(P63mc) 相當(dāng)?shù)目犰牛埠芰鲿常瑢?duì)于我來說,MS只用來建模,所以裝一個(gè)幾個(gè)G的東西,很劃不來,調(diào)用一個(gè)4核節(jié)點(diǎn),一小時(shí)3毛2,我一度想嘗試安裝一個(gè)自定義軟件試試。(譬如荒野大鏢客) a) 常壓優(yōu)化INCAR 與 晶格常數(shù) 晶格常數(shù):3.165(a、b),5.106(c) b) 190Gpa INCAR 與 晶格常數(shù)。 晶格常數(shù):3.165(a、b),5.106(c) 我專門上vasp論壇看過,靜水壓的單位KB = 0.1Gpa。(見附件,可以找大魚獲取) 對(duì)兩種晶格,按網(wǎng)傳的10埃米原理,進(jìn)行3-4-2的擴(kuò)胞,共96個(gè)原子。 對(duì)得到的超胞在1x1x1,2x2x2,3x3x3點(diǎn)網(wǎng)格下進(jìn)行聲子譜計(jì)算,以查看其收斂情況。聲子譜輸入文件如下: 在進(jìn)行1x1x1(即單G點(diǎn))計(jì)算時(shí),我們可以采取單G點(diǎn)版本來計(jì)算,以縮短計(jì)算時(shí)間。只要簡單的把提交任務(wù)腳本中的vasp_std 修改為 vasp_gam。(記得在計(jì)算更大k點(diǎn)的時(shí)候要調(diào)回來),另外涂抹方案如-5,是不支持低k點(diǎn)計(jì)算的。 真正開展計(jì)算的時(shí)候,這96原子的單點(diǎn)計(jì)算,我調(diào)用了一個(gè)64核的節(jié)點(diǎn),20分鐘左右就算完了,全部的六個(gè)算完拋去失誤算錯(cuò)的部分只在百元附近。
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274 基于matlab的隨機(jī)粗糙表面對(duì)微氣體軸承內(nèi)氣體壓強(qiáng)分布的影響 ¥25.9
基于matlab的隨機(jī)粗糙表面對(duì)微氣體軸承內(nèi)氣體壓強(qiáng)分布的影響。采用差分法求解氣體軸承的雷諾方程,通過尺寸參數(shù)、分形維數(shù)對(duì)粗糙度表面設(shè)置,滑流參數(shù)設(shè)置,實(shí)現(xiàn)氣壓分布可視化結(jié)果顯示。程序已調(diào)通,可直接運(yùn)行。
關(guān)于流體的力學(xué)知識(shí) 附流體力學(xué)-王洪偉下載
一、流體的壓強(qiáng) 1. 靜止流體內(nèi)的壓強(qiáng) 靜止的流體不能承受切向力,因?yàn)榱黧w沒有切變彈性。哪怕很小的切向力,都會(huì)使流體流動(dòng)起來。在靜止流體內(nèi),過任意點(diǎn)取一小面元△S,面元兩方流體的相互作用力△F 必與面元垂直。比值△F/△S 稱平均壓強(qiáng)。令△S 趨于零,而得平均壓強(qiáng)的極限值,即 這個(gè)值稱該點(diǎn)為壓強(qiáng)。可以證明,壓強(qiáng)與所取的面元△S 的方位無關(guān),也就是說來自各個(gè)方向的壓強(qiáng)都相等。既然如此,無需考慮壓強(qiáng)的方向,它是一個(gè)標(biāo)量。 2. 運(yùn)動(dòng)流體內(nèi)的壓強(qiáng) 理想流體內(nèi)部沒有粘滯力,同樣可以證明,處干運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的理想流體內(nèi)部的壓強(qiáng)也是與方向無關(guān)的。 3. 靜止流體內(nèi)不同點(diǎn)的壓強(qiáng) 靜止流體內(nèi)同一水平面上各點(diǎn)壓強(qiáng)相等,密度為ρ 的靜止流體內(nèi),高度差為h 的兩點(diǎn)的壓強(qiáng)差為ρh。 4. 阿基米德原理 當(dāng)一物體全部或部分地浸入流體中時(shí),物體所受的浮力等于它所排開的流體重量。 二、理想流體的穩(wěn)恒流動(dòng) 1. 理想流體 在流體力學(xué)中,理想流體是一個(gè)理想化的模型。實(shí)際流體,當(dāng)它各層間有相對(duì)滑動(dòng)時(shí),相鄰層間存在著摩擦力,稱內(nèi)摩擦力或粘滯力。但水、酒精等液體內(nèi)摩擦力很小,氣體更小。還有,實(shí)際流體也不是不可壓縮的,液體較難,氣體卻很容易,但很小的壓強(qiáng)差就能導(dǎo)致氣體迅速流動(dòng)。因此,在不少問題里,粘滯性和壓縮性對(duì)流體的運(yùn)動(dòng)影響很小,是次要的因素;而流動(dòng)性是主要因素。我們把不可壓縮和沒有粘滯性的流體稱為理想流體。 2.
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葉輪氣蝕機(jī)理及防范措施
從工程觀點(diǎn)而言,認(rèn)為當(dāng)液體中某處的壓強(qiáng)下降到等于或低于當(dāng)時(shí)液溫下的汽化壓強(qiáng)時(shí),就會(huì)形成氣泡,這就是氣蝕的初生。事實(shí)上,人們逐漸認(rèn)識(shí)到,隨著液體中所含雜質(zhì)的增多或減少,初生氣蝕可以在高于或低于汽化壓強(qiáng)的條件下產(chǎn)生。所謂雜質(zhì),是指液體中含有的可溶和不可溶氣體,以及如灰塵之類的固體質(zhì)點(diǎn),其中以不可溶氣體對(duì)氣蝕初生的影響最大。不可溶氣體隱藏在水中雜質(zhì)的微小縫隙中,形成微小的氣泡,氣泡與液體間形成彎月形的交界面。當(dāng)液體中壓強(qiáng)降低,微小氣泡的體積擴(kuò)大到超過縫隙的容積時(shí),就在升力或流體動(dòng)力的作用下與固體質(zhì)點(diǎn)脫離而形成所謂氣體核子。氣核的尺寸很小,只有幾微米,肉眼是不易觀察到的。當(dāng)液體中的壓強(qiáng)降低時(shí),氣核就迅速生長成肉眼可見的氣泡。氣核較小時(shí),液壓必須在低于汽化壓強(qiáng)時(shí)才能引起氣蝕,氣核較大時(shí),則液體壓強(qiáng)大于汽化壓強(qiáng)時(shí)也可產(chǎn)生氣蝕。因此,氣蝕初生的壓強(qiáng)并不固定,而是取決于液體中氣核的大小和數(shù)量。 (2)黏性的影響。液體的黏度將使氣泡增長和崩潰的速度緩慢下來,即對(duì)黏性液體來說,增長和崩潰的時(shí)間要比非黏性液體大得多。因此,如果液體的黏性很大,而液體在壓強(qiáng)低于汽化壓強(qiáng)的負(fù)壓區(qū)停留的時(shí)間短,則由于氣泡的體積還來不及增長到足以改變液流結(jié)構(gòu)那樣大的尺寸,液流中的氣蝕現(xiàn)象就難以發(fā)生。事實(shí)上,泵的液體因黏性而改變流體動(dòng)力學(xué)特性,而速度分布的改變將可能加大發(fā)生氣蝕的危險(xiǎn)。 (3)表面張力的影響。氣泡表面把壓強(qiáng)分為氣泡外和氣泡內(nèi)兩部分,氣泡外側(cè)為液體壓強(qiáng),氣泡內(nèi)部可設(shè)為汽化壓強(qiáng)。假定氣泡是球形的,于是,在氣泡表面張力作用下的平衡關(guān)系如下: 式中σ為表面張力;R0為氣泡的初始半徑。 由此可知,液體的表面張力越大,氣泡增長所需要的壓差Pv-P就越大,而氣泡崩潰所需的壓差卻越小。
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空化與空泡——從燒開水到超空泡
只是在一般情況下,無法產(chǎn)生這么低的壓強(qiáng),所以你看不到常溫的江河的水自己沸騰變成空泡。 燒開水有兩種方法——加溫、降壓。 不同溫度下的飽和蒸氣壓(水可以燒開的壓強(qiáng)) 第三個(gè)問題 水中航行體的空化與空泡 其實(shí)你不想知道如何燒開水,你問的是:水中螺旋槳空泡、水中的高速超空泡等是如何產(chǎn)生的呢?既沒有把海水燒開,也沒有給大海抽空降低壓強(qiáng)啊,我們又如何解決水中航行體的空化產(chǎn)生空泡的問題。 水中螺旋槳產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)空泡 水翼空化產(chǎn)生空泡 這些空泡很麻煩,會(huì)降低螺旋槳和水翼的推進(jìn)能力。空泡由無數(shù)個(gè)小泡泡組成,這些水下的小泡泡很不穩(wěn)定,會(huì)不斷破滅一點(diǎn)點(diǎn)沖擊表面,將表面的材料剝蝕,這就是著名的“空蝕”。如果你看到水中取出的螺旋槳或水翼上面好像被狗啃了,出現(xiàn)不規(guī)則的麻子和破損,就可以很專業(yè)地說空化很嚴(yán)重啊。 代表空化程度的最權(quán)威參數(shù)是空化數(shù),空化數(shù)越小代表越容易空化。 空化數(shù)=(環(huán)境壓強(qiáng)-水燒開的壓強(qiáng))/(1/2*速度平方*密度) 如果環(huán)境壓強(qiáng)等于水燒開的壓強(qiáng),空化數(shù)=0,水完全空化就是沸騰。 如果環(huán)境壓強(qiáng)大于水燒開的壓強(qiáng),空化數(shù)>0,水不會(huì)沸騰,但是會(huì)局部空化。 環(huán)境壓強(qiáng)越低、物體運(yùn)動(dòng)速度越快空化數(shù)越小,空化的情況越嚴(yán)重。 做個(gè)試驗(yàn),將手放入水中快速推動(dòng)水,速度越快手前面的壓強(qiáng)越大,同時(shí)手背面的壓強(qiáng)越小更容易產(chǎn)生空化,也許你不承認(rèn),那么你看看手背面的水位置低于水平面(說明比水平面的壓強(qiáng)低)。 與空化數(shù)長得很像的參數(shù)——壓力系數(shù)。 壓力系數(shù)Cp=(當(dāng)?shù)?em>壓強(qiáng)-環(huán)境壓強(qiáng))/(1/2*速度平方*密度) 如果Cp<0,當(dāng)?shù)?em>壓強(qiáng)小于環(huán)境壓強(qiáng),因?yàn)樗拿芏群艽螅?dāng)?shù)?em>壓強(qiáng)會(huì)快速下降。例如某個(gè)局部的Cp為負(fù)0.5,在一個(gè)大氣壓的環(huán)境中,水中速度達(dá)到14米每秒,局部壓強(qiáng)會(huì)降低到0.023大氣壓,水發(fā)生空化產(chǎn)生局部空泡。
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線性聲學(xué)基本現(xiàn)象 2 聲學(xué)的定于與范圍
從物理學(xué)的角度講,聲音是壓強(qiáng)隨時(shí)間在一個(gè)參考壓強(qiáng)值附近的快速上下變化。在大氣中的參考壓強(qiáng)即為大氣壓;在水中,參考壓強(qiáng)即為流體靜壓。聲學(xué)壓強(qiáng)變化的幅值相比于參考壓強(qiáng)值處于極小的量級(jí): 其中: 公式中的時(shí)間T為比脈動(dòng)時(shí)間尺度長很多的一段時(shí)間。后面為了簡化,我們用p(t)代替pac(t),并用它表示聲學(xué)壓強(qiáng),也就是總壓強(qiáng)中去掉參考壓強(qiáng)后的數(shù)值。脈動(dòng)聲學(xué)壓強(qiáng)的單位是帕斯卡(Pa),這和總壓強(qiáng)以及參考壓強(qiáng)的單位相同。 對(duì)聲學(xué)的研究其實(shí)可以拓展到對(duì)任意連續(xù)彈性介質(zhì)中壓力波傳播的研究:如地球動(dòng)力學(xué)或者水下聲學(xué)中的波的傳播。聲學(xué)問題主要涵蓋了下面四部分問題(如Figure 1所示): 1. 聲的產(chǎn)生; 2. 聲的傳播,即聲波從聲源到達(dá)接收物的傳播過程; 3. 接收物(如麥克風(fēng),人耳)對(duì)聲的測(cè)量,記錄或感知; 4. 聲波傳播通過介質(zhì)時(shí)對(duì)介質(zhì)本身物理特性產(chǎn)生的影響。在本系列討論的線性聲學(xué)領(lǐng)域中,聲傳播不會(huì)對(duì)介質(zhì)的物理性質(zhì)產(chǎn)生影響,即線性聲學(xué)中此影響為零。 Figure 1:聲學(xué)的四個(gè)方面:產(chǎn)生,傳播,接收,及傳播對(duì)介質(zhì)的影響 聲學(xué)在西方語言中的詞源: - Sound(聲音):源于拉丁語sonum,表示聲音或噪音之義 - Acoustics(聲學(xué)):源于希臘語ακουειν,表示聽到的意思,后綴tics表示學(xué)術(shù)類別。聲學(xué)一詞最早被法國學(xué)者Joseph Sauveur在1700年提出,法語中寫成acoustique。法語聲學(xué)一詞的類似變形隨后在眾多其他西方語言中得到應(yīng)用,如英語中的acoustics,德語的akustik均表示聲學(xué)。
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壓強(qiáng)圖2
利用fluent對(duì)空氣在一個(gè)噴管內(nèi)的流動(dòng)做流場(chǎng)分析
(10)顯示噴管壁面上的壓強(qiáng)分布 圖9 噴管壁面上的壓強(qiáng)分布圖 噴管壁面的壓強(qiáng)分布也說明了噴管左端為高壓區(qū),右端為低壓區(qū),噴管喉部壓強(qiáng)最小。
飛行的升力與阻力詳解
亞音速和超音速下(陰影)機(jī)翼上壓強(qiáng)分布 從機(jī)翼上壓強(qiáng)分布的觀點(diǎn)來看,波阻產(chǎn)生的情況大致如下;根據(jù)對(duì)機(jī)翼所作的實(shí)驗(yàn),在超音速飛行時(shí),機(jī)翼上的壓強(qiáng)分布如圖所示。在亞音速飛行情況下,機(jī)翼上只有摩擦阻力、壓差阻力和誘導(dǎo)阻力。它的壓力分布如圖中虛線所示。對(duì)圖中兩種不同的飛行情況壓強(qiáng)分布加以比較,可以看出:在亞音速飛行情況下,最大稀薄度靠前,壓強(qiáng)分布沿著與飛行相反的方向上的合力,不是很大,即阻力不是很大,其中包括翼型阻力和誘導(dǎo)阻力。 可是在超音速飛行情況下,壓強(qiáng)分布變化非常大,最大稀薄度向后遠(yuǎn)遠(yuǎn)地移動(dòng)到尾部,而且向后傾斜得很厲害,同時(shí)它的絕對(duì)值也有增加。因此,如果不考慮機(jī)翼頭部壓強(qiáng)的升高,那么壓強(qiáng)分布沿與飛行相反方向的合力,急劇增大,使得整個(gè)機(jī)翼的總阻力相應(yīng)有很大的增加。這附加部分的阻力就是波阻。由于它來自機(jī)翼前后的壓力差,所以波阻實(shí)際上是一種壓差阻力。當(dāng)然,如果飛機(jī)或機(jī)翼的任何一點(diǎn)上的氣流速度不接過音速,是不會(huì)產(chǎn)生激波和波阻的。 阻力對(duì)于飛機(jī)的飛行性能有很大的影響,特別是在高速飛行時(shí),激波和波阻的產(chǎn)生,對(duì)飛機(jī)的飛行性能的影響更大。這是因?yàn)椴ㄗ璧臄?shù)值很大,能夠消耗發(fā)動(dòng)機(jī)一大部分動(dòng)力。例如當(dāng)飛行速度在音速附近時(shí),根據(jù)計(jì)算,波阻可能消耗發(fā)動(dòng)機(jī)大約全部動(dòng)力的四分之三。這時(shí)阻力系數(shù)Cx急驟地增長好幾倍。這就是由于飛機(jī)上出現(xiàn)了激波和波阻的緣故。 由上面所說的看來,波阻的大小顯然同激波的形狀有關(guān),而激波的形狀在飛行M數(shù)不變的情況下;又主要決定于物體或飛機(jī)的形狀,特別是頭部的形狀。按相對(duì)于飛行速度(或氣流速度)成垂直或成偏斜的狀態(tài),有正激波和斜激波兩種不同的形狀。成垂直的是正激波,成偏斜的是斜激波。 不同頭部類型對(duì)激波的影響 在飛行M數(shù)超過 1時(shí)(例如M等于 2),如果物體的頭部尖削,象矛頭或刀刃似的,形成的是斜激波;如果物體的頭部是方楞的或圓鈍的,在物體的前面形成的則是正激波。
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流體力學(xué) - 吹不走的小球
鼓風(fēng)機(jī)吹氣是射流問題,流體力學(xué)書中告訴我們,低于音速時(shí)射流中壓強(qiáng)約等于環(huán)境壓強(qiáng)。假設(shè)球向左偏,右側(cè)流體繞過球流速變大,根據(jù)伯努利定律,流速變大,壓強(qiáng)就變小,就小于原來該位置的環(huán)境壓強(qiáng)了,而左邊接近環(huán)境壓強(qiáng),球就被壓回到了中心,所以即使球左右晃動(dòng)也不會(huì)掉下去。 豎直的問題理解了,那么斜著吹呢? 把它斜過來,重力沿著射流方向和垂直射流方向做個(gè)分解,沿射流方向分力比原來重力小了點(diǎn)兒,小于向上壓力了,所以球就會(huì)被吹遠(yuǎn)了一點(diǎn)兒,向上的壓力相應(yīng)減小,和重力分量達(dá)到新的平衡。然后再看重力垂直射流方向的分力,會(huì)讓球向右下移動(dòng),根據(jù)剛剛分析的伯努利原理,球左側(cè)流速大壓強(qiáng)小,所以就受到了氣流給它向左上的壓力,和重力這個(gè)分力平衡。于是,小球就懸在這里,既不落下,也不被吹走。 理論解釋,你GET了嗎? 為了更直觀地看到小球受力理情況,用流體仿真軟件AICFD做個(gè)模擬。一個(gè)小球放在空氣中,然后用一股高速流體來吹它。常用的湍流模型計(jì)算,很快收斂,豎直方向時(shí),壓力云圖顯示,底部壓強(qiáng)最大,這就是平衡重力的那個(gè)壓力。當(dāng)小球偏左,可以看到右側(cè)流速變大,壓強(qiáng)變小,球就能被向右壓回中心。 再看斜著吹時(shí),算出的結(jié)果,小球左上側(cè)流速大,壓強(qiáng)小,壓力方向垂直射流向左上,與重力分量平衡,沿射流方向壓力與重力另一個(gè)分量平衡,小球就可以靜止在這里了。 理論加仿真,片頭的問題,咱們已有了答案,那么真相是這樣嗎?馬上實(shí)驗(yàn)看一看。 豎直方向,怎么移動(dòng),小球都不會(huì)掉出來,逃不出這個(gè)流體的局。 下面我們斜著吹,沿射流方向的力是重力的分力,變小了,小球就離出風(fēng)口更遠(yuǎn)了,而氣流球左上的力就和重力右下的分力平衡了。神不神奇!
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一口氣吹起木塊,到底是不是伯努利原理
網(wǎng)上最常見的是用伯努利原理這么解釋的:吹氣后,圓柱上表面的氣體流速變大,流速變大則壓強(qiáng)變小,上表面形成低壓區(qū),圓柱就被吸起來。這是一個(gè)非常典型的伯努利原理的誤用。 我們用流體仿真軟件AICFD簡單模擬一下,用細(xì)管口代替人嘴,給個(gè)使足勁兒吹氣的速度20m/s。 計(jì)算后結(jié)果顯示,圓柱上表面的壓力并沒有變小,而是大于環(huán)境壓力的。這就直接否定了上述解釋。 那么真正的原因是什么,我想非理工生可能更容易用直覺感受到,通俗說,氣兒從上沿斜坡流下,擠壓縫隙里的空氣,讓縫隙里氣體壓力變大,就把木塊頂起來了。 稍微不通俗點(diǎn)兒說,就是運(yùn)動(dòng)流體遇到阻礙,部分動(dòng)壓會(huì)轉(zhuǎn)為靜壓。 這個(gè)情景中,氣流第一次遇到阻礙是在頂部,所以頂部有個(gè)很小范圍的高壓區(qū),然后氣流改變運(yùn)動(dòng)方向沿斜坡向下。第二次遇到阻礙是到環(huán)形縫隙處,然后斜向上流出。 從速度云圖可以看出,整個(gè)過程中縫隙里的空氣近似靜止,所以你可以想象縫隙頂部有一層看不見的隔膜,上方氣流涌動(dòng),氣體撞擊隔膜,部分動(dòng)壓轉(zhuǎn)為靜壓,壓力變大,而隔膜下方風(fēng)平浪靜。 根據(jù)帕斯卡定律,不可壓縮靜止流體中任一點(diǎn)受外力產(chǎn)生壓強(qiáng)增值后,此壓強(qiáng)增值將瞬時(shí)傳至流體各點(diǎn)。 整個(gè)木塊底面將都受到這個(gè)高壓,當(dāng)其大于上面小范圍的下壓力與木塊重力之和時(shí),木塊就會(huì)被頂起。 其實(shí)動(dòng)靜壓之間的轉(zhuǎn)換,就是伯努利原理的核心思想,所以這現(xiàn)象你說可以用伯努利原理解釋也沒錯(cuò), 只不過不是因?yàn)榱魉僮兇螅陨厦?em>壓強(qiáng)小;而是因?yàn)榱魉僮冃。韵旅?em>壓強(qiáng)大了。 至于你說上面空氣流速大,為什么壓強(qiáng)沒有小,那是因?yàn)樯厦娴乃俣仁怯捎谀愦禋猓愕姆巫龉o的,并不是靜壓轉(zhuǎn)化來的,壓強(qiáng)自然不會(huì)變小。以后你但凡看到吹氣導(dǎo)致的空氣流速變大,下面緊接著說所以根據(jù)伯努利原理壓強(qiáng)就小的表述,幾乎都是錯(cuò)的。 比如這么解釋吹乒乓球的、吹紙的、吹袋子的、甚至吹沙子的。
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