飛行性能工程學

飛行性能工程學 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

田勇,萬莉莉 著
圖書標籤:
  • 飛行性能
  • 航空工程
  • 氣動學
  • 飛行力學
  • 飛行控製
  • 飛機設計
  • 工程學
  • 航空航天
  • 性能分析
  • 飛行測試
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齣版社: 科學齣版社
ISBN:9787030445957
版次:1
商品編碼:11717939
包裝:平裝
叢書名: 民航特色專業係列教材
開本:16開
齣版時間:2015-06-01
用紙:膠版紙
頁數:344
字數:510000
正文語種:中文

具體描述

內容簡介

  《飛行性能工程學》以民航飛機為主要對象,依據我國民航相關規章,結閤飛機設計、發動機設計、航空公司運營管理和環境條件,係統地介紹瞭空氣動力學原理和飛機的主要性能。
  《飛行性能工程學》共13章,內容涵蓋空氣動力學、飛行力學和飛機性能分析的理論基礎、方法和應用。第1章介紹飛機的分類和主要組成;第2章介紹國際標準大氣的概念;第3章介紹空氣動力學的基本概念;第4章介紹螺鏇槳的空氣動力;第5章介紹飛機的穩定性與操縱性;第6章介紹直升機的飛行原理;第7章介紹飛機性能分析的研究內容和基本方法;第8~13章介紹飛機性能,包括爬升、下降、盤鏇、巡航、起飛和著陸性能分析。

內頁插圖

目錄

叢書序
前言
第1章 飛機概述
1.1 飛機的分類
1.2 飛機的主要組成
1.2.1 機身
1.2.2 機翼
1.2.3 尾翼
1.2.4 起落裝置
1.2.5 動力裝置
1.3 操縱飛機的基本方法
1.3.1 操縱係統
1.3.2 操縱方法

第2章 大氣概述
2.1 氣體狀態方程
2.1.1 大氣分層
2.1.2 空氣的密度、溫度和壓強
2.1.3 空氣的黏性和壓縮性
2.2 國際標準大氣
2.2.1 標準大氣
2.2.2 國際標準大氣錶
2.2.3 非標準大氣

第3章 空氣動力學
3.1 空氣流動
3.1.1 氣流和相對氣流
3.1.2 流綫和流綫譜
3.1.3 連續性定理
3.1.4 伯努利定理
3.2 高度和速度
3.2.1 全、靜壓係統
3.2.2 高度
3.2.3 速度
3.3 高速氣流
3.3.1 高速氣流特性
3.3.2 高速氣流的連續性定理和伯努利定理
3.4 升力和阻力
3.4.1 亞音速階段
3.4.2 跨音速階段
3.4.3 超音速階段
3.4.4 後掠翼的空氣動力特性

第4章 螺鏇槳的空氣動力
4.1 螺鏇槳的結構
4.1.1 螺鏇槳簡介
4.1.2 螺鏇槳的運動
4.1.3 槳葉迎角的變化
4.2 拉力和鏇轉阻力
4.2.1 螺鏇槳的拉力和鏇轉阻力
4.2.2 影響螺鏇槳的拉力和鏇轉阻力的因素
4.3 螺鏇槳拉力在飛行中的變化
4.3.1 螺鏇槳的變距
4.3.2 拉力隨油門位置的變化
4.3.3 拉力隨飛行速度的變化
4.3.4 拉力隨飛行高度的變化
4.4 螺鏇槳的負拉力
4.4.1 飛行速度過大而油門比較小時負拉力的産生
4.4.2 飛行速度不太大而油門過小時負拉力的産生
4.4.3 發動機空中停車時負拉力的産生
4.5 螺鏇槳的有效功率和效率
4.5.1 螺鏇槳的有效功率
4.5.2 螺鏇槳的效率
4.6 螺鏇槳的副作用
4.6.1 螺鏇槳的進動
4.6.2 螺鏇槳的反作用力矩
4.6.3 螺鏇槳滑流的扭轉作用

第5章 飛機的穩定性與操縱性
5.1 飛機的重心與坐標軸
5.1.1 飛機的重量
5.1.2 飛機的重心
5.1.3 飛機的坐標軸
5.2 飛機的平衡
5.2.1 飛機的俯仰平衡
5.2.2 飛機的方嚮平衡
5.2.3 飛機的橫側平衡
5.2.4 側嚮平衡
5.3 飛機的穩定性
5.3.1 穩定性定義
5.3.2 飛機的俯仰穩定性
5.3.3 飛機的方嚮穩定性
5.3.4 飛機的橫側穩定性
5.3.5 側嚮穩定性
5.3.6 影響飛機穩定性的因素
5.4 飛機的操縱性
5.4.1 飛機的俯仰操縱性
5.4.2 飛機的方嚮操縱性
5.4.3 飛機的橫側操縱性
5.4.4 側嚮操縱性
5.4.5 影響飛機操縱性的因素
5.4.6 飛機的穩定性和操縱性的關係

第6章 直升機
6.1 直升機的分類
6.2 直升機的結構
6.2.1 機身
6.2.2 鏇翼
6.2.3 動力裝置
6.2.4 傳動和操縱係統
6.2.5 尾梁和尾槳
6.2.6 著陸裝置
6.3 直升機的飛行原理
6.3.1 鏇翼受力
6.3.2 動力傳遞和控製
6.3.3 操縱及性能

第7章 飛機性能分析方法
7.1 推力法
7.1.1 飛機的推力麯綫
7.1.2 推力麯綫上的特徵點
7.2 功率法
7.2.1 飛機的功率麯綫
7.2.2 功率麯綫上的特徵點
7.3 能量法
7.3.1 能量高度概念
7.3.2 能量變化率
7.3.3 變速上升的上升率
7.4 平飛性能參數
7.4.1 平飛性能參數的變化
7.4.2 飛行包綫
7.4.3 環境包綫

第8章 爬升
8.1 爬升性能參數
8.1.1 運動方程
8.1.2 上升性能參數
8.1.3 上升操縱原理
8.2 航路爬升方式
8.2.1 典型爬升剖麵
8.2.2 航路爬升方式
8.3 航路爬升性能
8.3.1 爬升性能指標
8.3.2 爬升性能圖錶

第9章 下降
9.1 下降性能參數
9.1.1 運動方程
9.1.2 下降特性參數
9.1.3 下降操縱原理
9.2 航路下降方式
9.2.1 典型下降剖麵
9.2.2 航路下降方式
9.3 航路下降性能
9.3.1 下降性能指標
9.3.2 下降性能圖錶

第10章 盤鏇
10.1 盤鏇性能參數
10.1.1 運動方程
10.1.2 盤鏇中的過載係數
10.1.3 盤鏇所需速度
10.1.4 盤鏇所需推力(或拉力)和功率
10.1.5 盤鏇半徑
10.1.6 盤鏇時間
10.1.7 盤鏇所需燃油
10.2 盤鏇的操縱原理
10.2.1 盤鏇的三個階段
10.2.2 盤鏇的限製
10.2.3 風對盤鏇的影響
10.2.4 側滑對盤鏇的影響
10.2.5 螺鏇槳副作用對盤鏇的影響
10.3 等待
10.3.1 空中等待方式
10.3.2 等待性能圖錶

第11章 巡航
11.1 巡航性能參數
11.1.1 續航時間
11.1.2 巡航距離
11.1.3 巡航速度
11.1.4 巡航高度
11.2 巡航性能計算
11.2.1 巡航性能圖錶
11.2.2 巡航性能舉例
11.3 一發停車巡航
11.3.1 一發停車後飛機的性能
11.3.2 等時點和返航點

第12章 起飛
12.1 滑行
12.1.1 推齣
12.1.2 滑行
12.2 起飛
12.2.1 起飛全過程
12.2.2 起飛相關速度
12.2.3 起飛性能分析

第13章 著陸
13.1 進場
13.1.1 起落航綫
13.1.2 儀錶著陸係統
13.2 復飛
13.2.1 復飛全過程
13.2.2 復飛爬升梯度
13.3 著陸
13.3.1 著陸全過程
13.3.2 著陸相關速度
13.3.3 著陸性能分析
參考文獻
符號說明
常用單位

精彩書摘

  《飛行性能工程學》:
  第1章 飛機概述
  人類對空中飛行的願望自古就有,對飛行活動進行瞭數個世紀頑強不懈的探索。早期的飛行活動是以滑翔機或熱氣球的形式進行的。直到1903年12月17日,萊特兄弟在美國北卡羅來納州的基蒂霍剋,纔實現瞭人類曆史上第一次帶動力的、持續的、可控的飛行。
  在大氣層中進行飛行的飛行器稱為航空器,航空器根據其任務和目的不同可分為若乾種,如圖1-1所示。其中飛機是由發動機驅動的,比空氣重的固定翼飛行器,在飛行中由作用於機翼上的動態空氣反作用力支持。飛機是目前最主要的航空器。它廣泛地用於軍事和國民經濟兩方麵。本章簡單介紹飛機分類及其主要組成部分、操縱飛機的基本方法以及機翼的形狀等內容。
  圖1-1航空器的分類
  1.1 飛機的分類
  飛機依其分類依據不同,有不同的劃分方法,圖1-2為飛機按發動機類型、飛行速度和航程進行分類時的劃分方法。
  圖1-2飛機的分類
  1.按飛機的用途劃分
  飛機按用途分為軍用飛機和民用飛機兩大類。軍用飛機是直接參加戰鬥、保障戰鬥行動和軍事訓練的飛機的總稱,是航空兵的主要技術裝備,主要包括殲擊機、轟炸機、殲擊轟炸機、強擊機、反潛巡邏機、武裝直升機、偵察機、預警機、電子對抗飛機、炮兵偵察校射飛機、水上飛機、軍用運輸機、空中加油機和教練機等。民用飛機泛指一切非軍事用途的飛機(如旅客機、貨機、農業機、運動機、救護機以及試驗研究機等)。
  2.按發動機類型劃分
  飛機按發動機類型分為螺鏇槳式飛機和噴氣式飛機。螺鏇槳式飛機包括活塞螺鏇槳式飛機和渦輪螺鏇槳式飛機。噴氣式飛機包括渦輪噴氣式飛機和渦輪風扇噴氣式飛機,該類型的飛機結構簡單,飛行速度快,節省燃料,裝載量大。
  3.按發動機數量劃分
  飛機按發動機數量分為單發飛機、雙發飛機、三發飛機、四發飛機和多發飛機。
  4.按飛行速度劃分
  飛機按飛行速度分為亞音速飛機和超音速飛機。亞音速飛機又分為低速飛機(飛行速度低於400km/h)和高亞音速飛機(飛行馬赫數為0.8~0.9)。大多數民用客機為高亞音速飛機。
  5.按飛機航程劃分
  飛機按航程分為近程飛機、中程飛機和遠程飛機。近程飛機的航程一般小於1000km,主要用於支綫,因此又稱為支綫飛機。中程飛機的航程為3000km左右。遠程飛機的航程為11000km左右,可以完成中途不著陸的洲際跨洋飛行。中、遠程飛機一般用於國內乾綫和國際航綫,又稱乾綫飛機。
  此外飛機還可按機翼數量分為單翼機、雙翼機和多翼機;按機翼的形狀分為平直翼飛機、後掠翼飛機和三角翼飛機等;按飛機客座數分為大型、中型和小型飛機。
  1.2 飛機的主要組成
  自從世界上齣現飛機以來,飛機的結構形式雖然在不斷改進,飛機類型不斷增多,但到目前為止,除瞭少數特殊的機型,大多數飛機都是由機身、機翼、尾翼、起落裝置和動力裝置五個主要部分組成的。它們各有其獨特的功用,民用客機的主要組成部分如圖1-3所示。
  圖1-3民用客機的主要組成部分
  1.2.1 機身
  機身包含駕駛艙(cockpit)和/或客艙(fuselage),主要功用是裝載乘員、旅客、武器、貨物和各種設備;還可將飛機的其他部件如尾翼、機翼及發動機等連接成一個整體。機身其中有供乘客使用的座位和飛機的控製裝置。另外,機身也提供貨艙和其他主要飛機部件的掛載點。一些飛行器使用開放的桁架結構。桁架型機身用鋼或鋁質管子構造圖1-4華倫桁架。通過把這些管子焊接成一係列三角形來獲得強度和剛性,成為桁架結構。圖1-4所示為華倫桁架。
  較小型飛機的機身內部通常是和外界連通的,機艙內外氣壓相等,大型飛機的機身大多是增壓座艙,增壓座艙內的氣壓由飛機環境控製係統控製,使之高於環境氣壓並根據飛行高度自動調節,以保證乘員在高空飛行時具有舒適的環境和工作條件。
  1.2.2 機翼
  機翼的主要功用是産生升力,以支持飛機在空中飛行。升力産生的效率是機翼設計時需主要考慮的問題。安裝有一副機翼的飛機稱為單翼機,兩副機翼的飛機稱為雙翼機。曆史上曾流行過雙翼機,甚至還齣現過多翼機,但現在飛機一般都是單翼機。
  機翼在飛機的穩定和操縱方麵起著重要的作用。機翼上安裝的可操縱翼麵主要有副翼(ailerons)和襟翼(flaps),如圖1-5所示。襟翼一般在機翼的後沿內側,兩邊的偏轉方嚮相同,放下襟翼能使機翼升力增大,可用於飛機起飛著陸時降低起降速度;副翼一般在機翼的後沿外側,兩邊副翼偏轉方嚮相反,當它偏轉時兩翼的升力大小不同,可使飛機滾轉,副翼又可分為內側副翼和外側副翼,外側副翼主要用於飛機低速飛行。大型飛機還普遍使用減速闆或擾流闆,用於飛機空中機動和地麵滑跑減速,有些飛機上還安裝縫翼(slats)、翼刀和翼尖小翼。
  另外,機翼上還可安裝發動機、起落架和油箱等。
  圖1-5機翼組成部分
  1.機翼的剖麵形狀
  機翼橫切麵的輪廓稱為機翼的剖麵形狀(簡稱翼剖麵)(圖1-6)。通常飛機的機翼都是左右對稱安裝的,也就是關於某一平麵是對稱的,把該平麵稱為飛機的對稱麵,翼剖麵就是平行於該對稱麵的剖麵形狀。
  圖1-6翼剖麵示意圖
  最早的飛機,機翼就是一塊平闆,模仿風箏在骨架上縫張濛布,翼剖麵就是一個平闆剖麵。這種機翼升力很小,後來為瞭增加升力,將翼剖麵做成像鳥翼那樣的彎拱形狀——薄的單凸翼剖麵,因此齣現瞭彎弓形翼剖麵的機翼,對升力特性有所改進。隨著飛行速度的進一步提高,阻力比較大的弓形翼剖麵又不適用瞭。20世紀初,經典流體動力學的方法已經可以成功地用於翼型,並且可能對某些簡單翼型外形的升力特性進行數學計算。但是直到1907年俄國空氣動力學傢儒可夫斯基的機翼理論齣來以後,纔明確翼剖麵應該有個圓頭以及上下錶麵,在之後就齣現瞭平凸形、雙凸形、對稱形、層流形、菱形、圓弧形等翼剖麵,如圖1-7所示。
  圖1-7各種翼剖麵
  平凸形和雙凸形翼剖麵的升力和阻力特性都較好,而且對結構布置和減輕重量也有利,是現代低速飛機廣泛采用的翼剖麵。
  對稱形翼剖麵,前緣比較尖,最大厚度位置靠後,臨界馬赫數較高,阻力小。這種翼剖麵常用於各種飛機的尾翼上和某些高速飛機的機翼上。
  所謂“層流形翼剖麵”是指所設計的翼剖麵邊界幾乎保持層流的摩擦阻力小的翼剖麵。這種翼剖麵特點是前緣比較尖、最大厚度一般在50%~60%弦長位置、後緣角大、最低壓力點盡可能位於翼剖麵靠後的部分。這種翼剖麵常用於速度較高的飛機上。
  圓弧形和菱形翼剖麵常用在超音速飛機上。這兩種翼剖麵前端很尖,而且很薄,超音速飛行時阻力小,很有利。但在低速飛行時,升力和阻力特性不好,使飛機的起落性能變差。
  隨著飛機的發展,翼剖麵研究已成為飛機空氣動力學研究的一個重要部分,世界上很多國傢都設有專門的研究機構,至今已研製齣瞭一係列適用於各種不同需要的翼剖麵,這就為飛機的設計和製造開闢瞭更科學、更便捷的道路。
  (1)翼弦。
  通常翼剖麵由前緣、後緣、上錶麵、下錶麵組成,如圖1-8所示。其中翼剖麵前後緣之間的連綫稱為翼弦(chord)或幾何弦,其長度用c錶示。
  圖1-8翼剖麵
  各種翼剖麵的形狀特點,可以用相對厚度、最大厚度相對位置和中弧麯度等翼剖麵參數來錶明。
  (2)相對厚度。
  相對厚度(t-)——翼剖麵的最大厚度(t)(圖1-9)與翼弦的比值,也稱厚弦比。相對厚度一般用百分數錶示為t-=tc×100%(1-1)圖1-9最大厚度
  相對厚度可用來說明翼剖麵相對厚薄的程度。如圖1-10所示,翼剖麵A和翼剖麵C雖然翼弦一樣長,但翼剖麵A的最大厚度比翼剖麵C的大,故翼剖麵A的相對厚度大。翼剖麵A和翼剖麵B雖然最大厚度一樣,但翼剖麵B的翼弦比翼剖麵A的長,故翼剖麵B的相對厚度比翼剖麵A的小。
  現代飛機翼剖麵的相對厚度為3%~14%,超音速飛機用相對厚度較小的薄翼。
  圖1-10相對厚度不同的翼剖麵
  (3)最大厚度相對位置。
  最大厚度相對位置(X-t)——最大厚度位置(翼剖麵的最大厚度所在位置到前緣的距離,即圖1-11中的Xt)與翼弦的比值,通常以其百分數來錶示,即X-t=Xtc×100%(1-2)圖1-11最大厚度位置
  最大厚度相對位置的大小,錶明翼剖麵最大厚度離前緣的遠近,即錶明翼剖麵前部的彎麯程度。
  圖1-12中弧綫與最大彎度現代飛機的翼剖麵,其最大厚度相對位置為30%~50%,層流形翼剖麵為50%~60%。
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前言/序言


《流體力學基礎原理與應用》 引言 流體力學,作為一門研究流體(包括液體和氣體)運動及其與周圍環境相互作用的物理學分支,是理解我們所處世界諸多現象的關鍵。從微觀的分子運動到宏觀的大氣環流,從生物體的血液流動到航空航天器的飛行,流體力學的原理無處不在。本書旨在深入淺齣地闡述流體力學最核心的概念、基本定律以及在工程實踐中的廣泛應用,為讀者構建一個堅實的流體力學知識體係。我們希望通過詳實的理論推導、豐富的實例分析以及清晰的圖示說明,幫助讀者掌握理解和解決流體相關問題的能力。 第一章:流體的基本概念與性質 本章將為讀者建立對流體最直觀的認識。我們將首先定義什麼是流體,區分它與固體的主要區彆,並介紹描述流體的基本物理量,如密度、比重、比容、比熱容、錶麵張力、毛細現象以及蒸氣壓。對於流體的粘性,我們將進行深入探討,解釋粘度(動力粘度和運動粘度)的概念,以及它在流體流動中的重要作用,並介紹牛頓粘性流體和非牛頓粘性流體。此外,還將引入可壓縮性與不可壓縮性、熱力學性質(如溫度、壓力、內能、焓)的概念,以及流體的狀態方程。通過對這些基本性質的理解,讀者將為後續章節的學習打下堅實的基礎。 第二章:流體靜力學 流體靜力學研究的是靜止流體的受力及其平衡。本章將詳細介紹靜止流體中壓力的特性:液體內部任意一點的壓力嚮四麵八方相等,與方嚮無關。我們將推導並講解靜壓強的基本公式,即$p = ho gh$。在此基礎上,我們將深入研究靜止流體中的幾種重要概念: 等壓麵: 探討在同一靜止流體中,相同壓力的點所組成的麯麵,並解釋其幾何特性。 重力對流體壓力的影響: 分析重力加速度如何影響流體內部的壓力分布。 巴斯卡定律: 闡述施加於封閉靜止流體上的壓力會均勻地傳遞到流體內部的每一個點,以及其在液壓係統中的應用。 阿基米德原理: 詳細講解浮力産生的原理,即浸在流體中的物體受到嚮上的浮力,其大小等於物體排開的流體的重力。我們將通過實例展示如何利用此原理計算物體的沉浮狀態,以及其在船舶設計、潛艇製造等領域的應用。 測壓管與測壓儀錶: 介紹用於測量流體壓力的工具,如測壓管、U型管壓力計、彈簧壓力計等,並講解其工作原理。 麯麵上的靜壓力: 探討不規則麯麵所受的靜壓力的大小和作用綫,這在分析水壩、閘門等結構受力時至關重要。 容器內的流體總重力: 計算容器內流體作用在容器底部的總力,並分析其與流體重量的關係。 浮體與潛體的穩定性: 引入穩定性的概念,分析浮體在不同受力情況下是否能夠恢復到原平衡位置,以及潛體的穩定性條件。 第三章:流體動力學基礎 流體動力學是研究流體運動的科學。本章將從最基本的概念入手,為理解復雜的流體運動奠定基礎。 流體運動的描述方法: 介紹兩種主要的描述方法:歐拉法(拉格朗日法)和拉格朗日法(歐拉法)。歐拉法著眼於空間某一點隨時間的流體性質變化,而拉格朗日法則追蹤特定流體質點的運動軌跡。 流綫、跡綫與路徑綫: 詳細定義流綫(瞬時速度矢量場的一族積分麯綫)、跡綫(同一流體質點在一段時間內運動軌跡)和路徑綫(同一位置處流體質點隨時間的運動軌跡),並討論它們之間的關係。 連續性方程: 基於質量守恒定律,推導並闡述連續性方程,適用於理想流體和真實流體,對於不可壓縮流體,則錶現為體積流量的恒定。此方程是流體運動分析的基本約束。 伯努利方程: 作為流體動力學的核心方程之一,伯努利方程基於能量守恒原理,將流體質點的速度、壓力和高度聯係起來。我們將詳細推導其在恒定流、不可壓縮、無粘性流體中的形式,並解釋其各項目的物理意義:動壓、靜壓和位壓。同時,也將探討伯努利方程的局限性,並介紹其在考慮瞭能量損失後的推廣形式。 能量方程: 引入更普遍的能量方程,考慮瞭流體在流動過程中能量的得失,包括功和熱量的交換,為分析更復雜的流體流動問題提供瞭工具。 第四章:粘性流體的流動 本章將聚焦於真實流體(粘性流體)的流動特性,這是理解實際工程問題中流體行為的關鍵。 雷諾數: 介紹雷諾數($Re$)的概念,它是慣性力和粘性力之比的無量綱參數,對於判斷流體流動狀態(層流與湍流)至關重要。我們將討論不同雷諾數對應的流動模式及其特徵。 層流與湍流: 詳細對比層流和湍流的流動特性。層流的特點是流體質點沿著平行的軌跡運動,有序且粘性力占主導;湍流則錶現為劇烈的渦鏇運動,無序且慣性力占主導,能量耗散更大。 管內流動: 泊肅葉定律(Poiseuille's Law): 詳細推導並講解泊肅葉定律,描述瞭在層流狀態下,粘性流體在圓管中流動的流量與壓力梯度、管徑、粘度之間的關係。 壓強損失: 分析流體在管道中流動時由於粘性摩擦而産生的壓強損失,並介紹達西-韋斯巴赫公式(Darcy-Weisbach equation),該公式考慮瞭管路長度、直徑、流速、流體性質以及管壁粗糙度等因素,是計算管道壓強損失的通用公式。 沿程水頭損失與局部水頭損失: 區分由於管道本身引起的沿程水頭損失和由於閥門、彎頭、管徑變化等局部構件引起的局部水頭損失,並介紹各自的計算方法。 邊界層理論: 引入邊界層概念,闡述在固體錶麵附近,由於粘性作用形成的薄層區域,其內部流速梯度很大。我們將介紹邊界層的形成、發展以及其對流動阻力和傳熱等現象的影響。 相似性原理與量綱分析: 介紹 Buckingham $pi$ 定理等量綱分析方法,以及相似性原理在實驗研究中的應用,通過縮尺模型實驗來預測原型流體的行為,極大地節省瞭成本和時間。 第五章:流體機械及其應用 流體機械是將流體能量相互轉換的設備,在現代工業中扮演著至關重要的角色。本章將介紹幾種常見的流體機械。 泵(Pump): 離心泵: 詳細介紹離心泵的工作原理,包括葉輪的作用、壓力和速度的轉化過程。分析離心泵的性能麯綫,如流量-揚程麯綫、效率麯綫等,並探討其在供水、化工、農業灌溉等領域的應用。 往復泵: 講解往復泵的工作原理,包括吸入閥和排齣閥的作用,以及活塞或柱塞運動産生的流量特性。 其他泵類: 簡要介紹齒輪泵、螺杆泵等其他類型泵的工作原理及其適用範圍。 風機(Fan): 離心風機: 闡述離心風機的工作原理,與離心泵類似,主要用於空氣或其他氣體的輸送。 軸流風機: 介紹軸流風機的工作原理,通過葉片鏇轉産生軸嚮的空氣流動。 風機的性能參數與選型: 講解風機的流量、壓力、功率、效率等關鍵參數,以及如何根據工程需求選擇閤適的風機。 渦輪機(Turbine): 水輪機: 介紹水輪機的工作原理,例如衝擊式水輪機(佩爾頓輪)和反擊式水輪機(卡普蘭輪、弗朗西斯輪)的結構和工作方式,以及它們在水電站中的應用。 透平(Steam Turbine/Gas Turbine): 簡要介紹蒸汽輪機和燃氣輪機的工作原理,它們將熱能轉化為機械能,是發電和動力驅動的核心設備。 流體傳動與控製: 介紹液力變矩器、液壓馬達等利用流體傳遞動力的裝置,以及液壓伺服係統等流體控製技術在工程中的應用。 第六章:可壓縮流體的流動 當流體密度變化顯著時,其流動特性與不可壓縮流體存在很大差異。本章將探討可壓縮流體的基本概念和流動。 馬赫數: 引入馬赫數($Ma$),即流體速度與當地聲速之比,是描述可壓縮流體流動的重要無量綱參數。我們將探討亞聲速($Ma<1$)、聲速($Ma=1$)和超聲速($Ma>1$)流動的不同特性。 聲速: 推導聲速的錶達式,並分析其與流體介質的溫度、組成等因素的關係。 等熵流動: 在絕熱且無粘性條件下,流體可近似看作等熵流動。我們將推導等熵流動下的流動參數變化關係,如溫度、壓力、密度與馬赫數的關係。 喉管(Converging-Diverging Nozzle): 詳細分析流體通過喉管(一段先收縮後擴張的管道)時的流動行為。在超聲速流動中,喉管具有加速作用,是實現超聲速流動的關鍵部件。 激波(Shock Wave): 介紹激波的概念,這是一種在超聲速流動中齣現的、流體性質(壓力、溫度、密度、速度)發生劇烈、突變的不連續麵。我們將探討正激波和斜激波的形成機製及其對流動的影響。 可壓縮流動的工程應用: 討論可壓縮流體流動在航空發動機、超音速飛行器設計、氣體動力學等領域的應用。 第七章:流體測量技術 精確的流體測量是流體力學研究和工程應用的基礎。本章將介紹常用的流體測量技術。 流量測量: 差壓式流量計: 如孔闆、文丘裏管、均速管等,通過測量流體流經節流件前後的壓差來計算流量。 體積式流量計: 如齒輪流量計、容積泵式流量計,通過測量單位時間內流過的流體體積來計算流量。 電磁流量計: 基於法拉第電磁感應原理,適用於導電性流體的流量測量。 超聲波流量計: 利用超聲波在流體中傳播的時間差或頻率差來測量流量。 渦街流量計: 利用流體在鈍體後産生的渦街脫落頻率與流速成正比的原理進行測量。 壓力測量: 介紹壓力計(如U型管壓力計)、壓力傳感器、壓力變送器等測量設備的工作原理及其應用。 速度測量: 皮托管(Pitot Tube): 測量總壓和靜壓,從而計算流速。 熱綫/熱膜風速儀: 利用加熱元件的散熱與流體速度的關係來測量流速。 激光多普勒測速儀(LDV)與粒子圖像測速儀(PIV): 光學測量技術,能夠精確測量流場的速度分布。 液位測量: 介紹浮子式、電容式、超聲波式液位計等。 粘度測量: 介紹毛細管粘度計、鏇轉粘度計等測量流體粘度的儀器。 第八章:流體與環境的相互作用 流體與周圍環境的相互作用是理解許多自然現象和工程問題的關鍵。 水力學(Hydraulics): 重點研究水在河流、管道、渠道等中的流動與輸送,包括明渠流、管流、水泵、水輪機等。 大氣動力學(Atmospheric Dynamics): 探討大氣的運動,包括風的形成、氣鏇、反氣鏇、季風等,以及天氣預報中的流體力學應用。 海洋動力學(Oceanic Dynamics): 研究海洋中的洋流、潮汐、波浪等現象,分析海水運動的規律。 生物流體力學(Biofluid Mechanics): 關注流體力學在生物體內的應用,如血液流動、呼吸作用、鳥類飛行、魚類遊動等。 環境流體力學(Environmental Fluid Mechanics): 研究汙染物在空氣和水中的擴散、混閤,以及流體運動對環境生態的影響。 結論 《流體力學基礎原理與應用》一書全麵而深入地涵蓋瞭流體力學的核心知識體係。通過對流體基本概念、靜力學、動力學、粘性流體流動、可壓縮流體流動、流體機械、測量技術以及流體與環境相互作用等方麵的細緻講解,本書旨在為讀者提供一個堅實的理論基礎和豐富的工程實踐指導。我們相信,掌握流體力學的原理,將使讀者能夠更好地理解和解決從日常生活到尖端科技領域中遇到的各種流體相關挑戰,並為未來的學術研究和工程實踐打下堅實的基礎。

用戶評價

評分

當我翻開這本書時,我期待的是一份詳盡的航空技術手冊,但實際的閱讀體驗卻超齣瞭我的預期。作者在敘述上有一種獨特的魅力,他善於將復雜的概念分解成易於理解的部分,並通過大量圖錶和示意圖來輔助說明。我尤其對書中關於飛機在不同高度和速度下的空氣密度變化以及這對飛行性能的影響的章節感到著迷。作者沒有止步於理論,而是深入探討瞭這些變化如何影響飛機的燃油效率和最大起飛重量。書中引用的真實飛行事故分析,揭示瞭在某些特定條件下,微小的設計或操作失誤可能導緻的嚴重後果,這讓我深刻認識到飛行安全的嚴謹性。同時,作者也展示瞭現代航空技術是如何通過模擬和測試來不斷提高安全標準的,這一點對於任何對工程學感興趣的人來說都是極具啓發性的。這本書不僅僅是關於“如何飛”,更是關於“為什麼能飛得更好、更安全”,它以一種嚴謹而不失趣味的方式,嚮讀者展現瞭空氣動力學和飛機設計領域的魅力所在,讓我對天空的探索有瞭更深層次的理解。

評分

從一個完全沒有航空背景的讀者的角度來看,這本書提供瞭一個極其寶貴的窗口,讓我得以窺探飛行世界的核心奧秘。作者的講解方式堪稱一流,他擅長用通俗易懂的比喻來解釋復雜的空氣動力學概念,比如將機翼的形狀比作一張被風吹過的紙,然後解釋為什麼它能産生升力。書中關於起飛和著陸性能的章節尤其吸引我,作者詳細闡述瞭跑道長度、風速、飛機重量以及襟翼和副翼的配閤如何共同影響這兩個關鍵階段的安全性。我特彆喜歡書中關於飛機在不同氣候條件下的適應性分析,比如在多雨、多霧或強風環境下,飛行員和飛機係統需要做齣的特殊調整。作者還討論瞭飛機的設計如何影響其在不同飛行環境中的經濟性,例如如何通過優化氣動布局來降低燃油消耗。這本書不僅僅是關於飛機的技術性能,更是關於人類如何剋服自然規律,利用科學知識實現自由飛翔的壯麗篇章。它激發瞭我對工程學和物理學的濃厚興趣,讓我對這個不斷發展的航空領域有瞭全新的認識和期待。

評分

這本書的體例設計非常精巧,它並非一本泛泛而談的科普讀物,而是將重點放在瞭“性能”這一核心概念上。作者以一種幾乎是解剖學的視角,剖析瞭影響飛機性能的方方麵麵。從翼型設計對升力係數的影響,到發動機推力在不同環境下的錶現,再到機體結構對空氣動力學阻力的控製,都進行瞭深入淺齣的闡述。我特彆欣賞書中關於機動飛行性能的討論,例如戰鬥機在進行高G力轉彎時,其結構強度和飛行員的生理承受能力之間的極限平衡。作者還花費瞭大量篇幅來介紹現代飛機的氣動彈性,這是一種在高速飛行中,空氣動力載荷與結構彈性變形相互耦閤的復雜現象,書中通過清晰的圖示和實例,讓我對這一概念有瞭初步的認識。此外,書中還觸及瞭一些前沿的飛行技術,比如超音速和高超聲速飛行中的空氣動力學挑戰,以及隱形飛機的氣動設計原則,這些內容都極大地拓展瞭我的視野。總而言之,這是一本能夠激發讀者深入思考,並對航空工程的復雜性産生濃厚興趣的佳作。

評分

坦白說,我最初是被這本書的標題吸引,以為會是一本純粹的技術指南,但閱讀過程中,我發現作者的寫作風格非常具有個人特色,他將嚴謹的科學原理與對飛行事業的熱情巧妙地融閤在一起。書中關於飛機在各種復雜飛行狀態下,如何精確控製自身姿態和軌跡的描述,讓我仿佛置身於駕駛艙中,感受著飛機的每一次細微調整。我印象深刻的是作者對不同類型飛機(如運輸機、戰鬥機、民用客機)在特定飛行場景下的性能差異的分析,他會詳細解釋為什麼某種飛機適閤長途巡航,而另一種則更擅長執行高機動性任務。書中還穿插瞭一些關於飛機材料科學的介紹,比如復閤材料如何減輕飛機重量並提高強度,以及它們在極端溫度和壓力下的錶現。這些看似與“飛行性能”有些距離的細節,實際上都構成瞭飛機整體性能的重要組成部分,作者將它們有機地串聯起來,形成瞭一個完整的知識體係。這本書讓我認識到,每一次成功的飛行,都凝聚瞭無數工程師和科學傢的智慧與汗水,是一項精妙絕倫的工程奇跡。

評分

這本書的內容給我留下瞭深刻的印象,盡管我並非飛行員或航空工程師,但作者通過清晰的語言和生動的案例,將原本可能枯燥的技術知識變得引人入勝。我特彆喜歡其中對不同飛機型號在極端天氣條件下飛行錶現的分析,例如颶風或季風中的飛機如何通過調整姿態和速度來保持穩定性。書中穿插的許多曆史故事,講述瞭早期航空先驅們在剋服各種空氣動力學難題時所付齣的努力和智慧,這些故事讓我對飛行的發展曆程有瞭更直觀的認識。對於我這樣對科學原理充滿好奇心的讀者而言,書中對升力、阻力、推力和重力之間相互作用的解釋,即使沒有深入的公式推導,也足以讓我理解飛機之所以能夠翱翔藍天的基本物理定律。此外,作者對各種先進飛行控製係統的介紹,比如電傳操縱係統,以及它們如何通過計算機精確計算和調整,來優化飛機的操控性和安全性,也讓我大開眼界。整本書讀下來,感覺像是進行瞭一次穿越時空的航空知識之旅,讓我對這項偉大的發明充滿瞭敬意和更深的理解。

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