如果空气粘度为零,空气会在机翼上方加速并产生升力吗?

时间:2021-09-10 08:48:04   作者:
如果你让一个机翼在无粘性流体(无粘性流体)中运动,它不会产生任何升力。流体会在机翼周围加速,但不会产生任何升力(也不会产生任何阻力)。然而,当我们教授空气动力学和讨论机翼的升力时,我们经常使用流体粘度为零的近似。它在预测升力方面做得很好。你仍然会得到零阻力,但你确实预测了正确的升力。但这需要技巧。

机翼

顺便说一下,物体在无粘流体中运动时的零阻力预测被称为达朗贝尔悖论,几乎导致人们放弃对无粘流体的研究,认为它毫无用处。

当我们在机翼周围使用无粘气流时,我们必须对其进行控制。我们执行库塔条件。我们在机翼内加入一个束缚旋涡。事实上,翅膀并不是一个真实的身体。我们玩更多的把戏。我们把源和汇流体内部的翅膀应该是我们调整,这样他们的优势与主要交互流的方式有一个形状的流体,看起来就像我们想学习的机翼。所有来自源头和水槽的液体都停留在那个形状内。所有在外面流动的液体都在这个形状之外。没有流过曲线线代表翼型。所以在它周围流动的流体就像通过它流过一个刚性翼型。它看不出区别。在这个区域里,我们放置了代表源和汇的数学对象,我们也放置了一些漩涡。通常情况下,它更多的是一种模糊的涡度分布,而不是离散的涡(涡,如果你喜欢复数的话)。旋涡分布的强度恰到好处,使得翼尖后缘处的流动与那里的表面平行流动。这就是技巧。我们称之为库塔条件。当你这样做的时候,压力分布计算在代表翼型的魔术假表面上,所有的加起来(使用积分,实际上),等于升力。

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最酷的是。这个技巧,被称为库塔条件,使得无粘流体的作用方式和有一点粘性的流体在尾缘的作用方式一样。粘度为零,如果你还没有使用这个技巧,那么气流就会在一个尖角处转弯,并沿着上表面逆流而上。锋利的后缘上的压力将是负无穷(这将抵消身体其余部分的阻力)。但是一个真正的有粘性的流动是不会突然转变的。相反,流动在那里分离。当你开始移动机翼时,就会产生一个开始涡旋。这个起始涡的大小和我们放入无粘假翼内的魔法涡的大小是一样的来强化库塔条件。当你这样做的时候,你会得到正确的升力,或者非常接近。因此,在这种情况下,机翼在通过无粘流体时可以产生升力。
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