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空气动力学到底是怎么样一个概念啊?

空气动力学到底是怎么样一个概念啊?为什么建造风洞代价昂贵啊?

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2005-10-06

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空气动力学是力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。

2005-10-06

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既然你在F1这栏提,那就拿F1赛车来说吧! 对于F1赛车来说,主要是研究空气对赛车的空气阻力和下压力, 在把空气阻力降到最低时,要保证足够的空气下压力,保证赛车不会有飘的感觉

2005-10-06

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    了解飞机原理的人都知道,飞机能飞上天全都因为其在起飞加速过程中产生的升力,将其送上蓝天,而从飞机诞生之日起一门新的科学也随之诞生了,这就是空气动力学。 与飞机不同的是,F1赛车对于空气动力学应用的追求是完全反向的,为了“防备”赛车在高速行驶中飞起来,需要通过一些空气动力学部件给赛车一定下压力,同时为赛车提 供抓地力,而F1赛车也有了自己的翅膀——前定风翼和后定风翼以及其他空气动力 学部件。
    空气动力学在F1赛车上的应用主要体现在两个方面:一是让定风翼产生的下压力为轮胎提供足够的抓地力,另一个则是尽量减少赛车行驶中的空气阻力。 在早年的F1比赛中,赛车与普通汽车看起来差别不大,但自从空气动力学引进后,F1赛车开始出现了显著变化,首先就是定风翼的产生。
    定风翼的基本工作原理其实与我们所看到的一架普通飞机的机翼是一样的,最大的区别在于当飞机机翼因为飞机提速而产生足够升力时,赛车定风翼则将机翼的升力工作原理进行倒置。反向安装的前、后定风翼将会使空气产生下降的力量,一般我们将其称为“下压力”,以保证高速行进中的赛车“抓住”地面不会引起大幅摆动甚至是漂浮乃至侧翻。
    一辆F1赛车的定风翼能产生相当于赛车重量3。5倍的下压力。 上世纪60年代,定风翼开始应用于F1赛车上,导致F1赛车的速度普遍得到提高,但由于各个车队在定风翼的使用上缺乏足够的安全保障,随之而来的是事故的增加,于是1970年F1规则对于定风翼的尺寸和应用作出了限制,这种限制一直持续到现在。
     赛车定风翼处于不同角度下产生的下压力是各不相同的,而前后翼的角度和赛道有直接的关系,因为空气的阻力和下压力是成反比例的,如果定风翼角度小,那么赛车的空气阻力就小,最高速度就大,但是赛车缺乏下压力和稳定性;相反,如果定风翼角度大,那么赛车的阻力就大,最高速度受影响,但是赛车在弯道的抓地力就强。
    所以,根据赛道的不同,定风翼设置的角度也不同。一般来说,如果赛道直道长?例如德国霍根海姆和意大利蒙扎,那么就调小角度;如果赛道弯道多?例如摩纳哥蒙特卡洛,则调大角度。
   名词解释:风洞 为了模拟赛车比赛时的空气动力学效果,几乎所有的F1车队都斥巨资修建风洞。  在几乎24小时不停歇运转的风洞中,工程师们所研究的内容本身就是矛盾的,因为减少空气阻力必然影响下压力,他们所能做的只能是寻找一个美妙的平衡点。
  “空气动力学是赛车的最核心部分,而风洞是研发一辆性能优异赛车的最重要工具。”索伯车队老板皮特·索伯一语中的,索伯车队2004赛季投入使用的豪华新风洞,造价据称超过5000万美元,而其1年的不停歇运转,使用费用甚至会超出造价。
    虽然国际汽联出于减少车队成本考虑一直限制空气动力学的研究,但根本无法遏制车队间的军备竞赛。 空气动力学是力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。
  它是在流体力学的基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。   空气动力学的发展简史   最早对空气动力学的研究,可以追溯到人类对鸟或弹丸在飞行时的受力和力的作用方式的种种猜测。
  17世纪后期,荷兰物理学家惠更斯首先估算出物体在空气中运动的阻力;1726年,牛顿应用力学原理和演绎方法得出:在空气中运动的物体所受的力,正比于物体运动速度的平方和物体的特征面积以及空气的密度。
    这一工作可以看作是空气动力学经典理论的开始。   1755年,数学家欧拉得出了描述无粘性流体运动的微分方程,即欧拉方程。这些微分形式的动力学方程在特定条件下可以积分,得出很有实用价值的结果。
  19世纪上半叶,法国的纳维和英国的斯托克斯提出了描述粘性不可压缩流体动量守恒的运动方程,后称为纳维-斯托克斯方程。     到19世纪末,经典流体力学的基础已经形成。
  20世纪以来,随着航空事业的迅速发展,空气动力学便从流体力学中发展出来并形成力学的一个新的分支。   航空要解决的首要问题是如何获得飞行器所需要的举力、减小飞行器的阻力和提高它的飞行速度。
  这就要从理论和实践上研究飞行器与空气相对运动时作用力的产生及其规律。  1894年,英国的兰彻斯特首先提出无限翼展机翼或翼型产生举力的环量理论,和有限翼展机翼产生举力的涡旋理论等。
  但兰彻斯特的想法在当时并未得到广泛重视。   约在1901~1910年间,库塔和儒科夫斯基分别独立地提出了翼型的环量和举力理论,并给出举力理论的数学形式,建立了二维机翼理论。  1904年,德国的普朗特发表了著名的低速流动的边界层理论。
  该理论指出在不同的流动区域中控制方程可有不同的简化形式。   边界层理论极大地推进了空气动力学的发展。普朗特还把有限翼展的三维机翼理论系统化,给出它的数学结果,从而创立了有限翼展机翼的举力线理论。
    但它不能适用于失速、后掠和小展弦比的情况。1946年美国的琼期提出了小展弦比机翼理论,利用这一理论和边界层理论,可以足够精确地求出机冀上的压力分布和表面摩擦阻力。   近代航空和喷气技术的迅速发展使飞行速度迅猛提高。
  在高速运动的情况下,必须把流体力学和热力学这两门学科结合起来,才能正确认识和解决高速空气动力学中的问题。  1887~1896年间,奥地利科学家马赫在研究弹丸运动扰动的传播时指出:在小于或大于声速的不同流动中,弹丸引起的扰动传播特征是根本不同的。
     在高速流动中,流动速度与当地声速之比是一个重要的无量纲参数。1929年,德国空气动力学家阿克莱特首先把这个无量纲参数与马赫的名字联系起来,十年后,马赫数这个特征参数在气体动力学中广泛引用。
      通常所说的空气动力学研究内容是飞机,导弹等飞行器在名种飞行条件下流场中气体的速度、压力和密度等参量的变化规律,飞行器所受的举力和阻力等空气动力及其变化规律,气体介质或气体与飞行器之间所发生的物理化学变化以及传热传质规律等。
  从这个意义上讲,空气动力学可有两种分类法:   首先,根据流体运动的速度范围或飞行器的飞行速度,空气动力学可分为低速空气动力学和高速空气动力学。  通常大致以400千米/小时这一速度作为划分的界线。
  在低速空气动力学中,气体介质可视为不可压缩的,对应的流动称为不可压缩流动。大于这个速度的流动,须考虑气体的压缩性影响和气体热力学特性的变化。这种对应于高速空气动力学的流动称为可压缩流动。   其次,根据流动中是否必须考虑气体介质的粘性,空气动力学又可分为理想空气动力学(或理想气体动力学)和粘性空气动力学。
       除了上述分类以外,空气动力学中还有一些边缘性的分支学科。例如稀薄气体动力学、高温气体动力学等。   在低速空气动力学中,介质密度变化很小,可视为常数,使用的基本理论是无粘二维和三维的位势流、翼型理论、举力线理论、举力面理论和低速边界层理论等;对于亚声速流动,无粘位势流动服从非线性椭圆型偏微分方程,研究这类流动的主要理论和近似方法有小扰动线化方法,普朗特-格劳厄脱法则、卡门-钱学森公式和速度图法,在粘性流动方面有可压缩边界层理论;对于超声速流动,无粘流动所服从的方程是非线性双曲型偏微分方程。
     。

2005-10-06

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空气动力学是力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。

2005-10-06

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空气动力学是力学的一个分支,它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上,随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。

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