材料工程基础-读书报告

1、材料工程基础读书报告基于专业的局限，可能对于流体力学的认识有些肤浅，以下是我对流体力学的理解和实例的分析。流体力学主主要研究究在各种种力的作作用下，流流体本身身的状态态，以及及流体和和固体壁壁面、流流体和流流体间、流流体与其其他运动动形态之之间的相相互作用用的力学学分支。流流体力学学是力学学的一个个分支。流体力学中中研究得得最多的的流体是是水和空空气。它它的主要要基础是是牛顿运运动定律律和质量量守恒定定律，常常常还要要用到热热力学知知识，有有时还用用到宏观观电动力力学的基基本定律律、本构构方程和和物理学学、化学学的基础础知识。除水和空气以外，流体还指作为汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油、地下石油

2、、含泥沙的江水、血液、超高压作用下的金属和燃烧后产生成分复杂的气体、高温条件下的等离子体等等。气象、水利利的研究究，船舶舶、飞行行器、叶叶轮机械械和核电电站的设设计及其其运行，可可燃气体体或炸药药的爆炸炸，以及及天体物物理的若若干问题题等等，都都广泛地地用到流流体力学学知识。许许多现代代科学技技术所关关心的问问题既受受流体力力学的指指导，同同时也促促进了它它不断地地发展。119500年后，电电子计算算机的发发展又给给予流体体力学以以极大的的推动。流体力学是是在人类类同自然然界作斗斗争和在在生产实实践中逐逐步发展展起来的的。古时时中国有有大禹治治水疏通通江河的的传说；秦朝李李冰父子子带领劳劳动人

3、民民修建的的都江堰堰，至今今还在发发挥着作作用；大大约与此此同时，古古罗马人人建成了了大规模模的供水水管道系系统等等等。20世纪纪初，飞飞机的出出现极大大地促进进了空气气动力学学的发展展。航空空事业的的发展，期期望能够够揭示飞飞行器周周围的压压力分布布、飞行行器的受受力状况况和阻力力等问题题，这就就促进了了流体力力学在实实验和理理论分析析方面的的发展。220世纪纪初，以以儒科夫夫斯基、恰恰普雷金金、普朗朗克等为为代表的的科学家家，开创创了以无无粘不可可压缩流流体位势势流理论论为基础础的机翼翼理论，阐阐明了机机翼怎样样会受到到举力，从从而空气气能把很很重的飞飞机托上上天空。机机翼理论论的正确确性

4、，使使人们重重新认识识无粘流流体的理理论，肯肯定了它它指导工工程设计计的重大大意义。今天我要谈谈的就是是流体力力学在飞飞机上的的应用。机翼理论和和边界层层理论的的建立和和发展是是流体力力学的一一次重大大进展，它它使无粘粘流体理理论同粘粘性流体体的边界界层理论论很好地地结合起起来。随随着汽轮轮机的完完善和飞飞机飞行行速度提提高到每每秒500米以上上，又迅迅速扩展展了从119世纪纪就开始始的，对对空气密密度变化化效应的的实验和和理论研研究，为为高速飞飞行提供供了理论论指导。机翼在使飞飞机升空空飞行中中的重要要作用。飞机在飞行行过程中中受到四四种作用用力：升力-由机机翼产生生的向上上作用力力 。重力

5、-与升升力相反反的向下下作用力力，由飞飞机及其其运载的的人员、货货物、设设备的重重量产生生。推力-由发发动机产产生的向向前作用用力 。阻力-由空空气阻力力产生的的向后作作用力，能能使飞机机减速。由此可见，机机翼的主主要功用用就是产产生升力力，以支支持飞机机在空中中飞行。它它为什么么能产生生升力呢呢？ 首首先要从从飞机机机翼具有有独特的的剖面说说起，前前面名词词解释已已提到，机机翼横断断面（横横向剖面面）的形形状称为为翼型，机机翼剖面面的集合合特性与与机翼的的空气动动力有密密切的关关系。从从侧面看看，机翼翼顶部弯弯曲，而而底部相相对较平平。机翼翼在空气气中穿过过将气流流分隔开开来。一一部分空空气

6、从机机翼上方方流过，另另一部分分从下方方流过。机翼产生升升力的原原因：空气的流动动在日常常生活中中是看不不见的，但但低速气气流的流流动却与与水流有有较大的的相似性性。日常常的生活活经验告告诉我们们，当水水流以一一个相对对稳定的的流量流流过河床床时，在在河面较较宽的地地方流速速慢，在在河面较较窄的地地方流速速快。流流过机翼翼的气流流与河床床中的流流水类似似，由于于机翼一一般是不不对称的的，上表表面比较较凸，而而下表面面比较平平，流过过机翼上上表面的的气流就就类似于于较窄地地方的流流水，流流速较快快，而流流过机翼翼下表面面的气流流正好相相反，类类似于较较宽地方方的流水水，流速速较上表表面的气气流慢

7、。根根据流体体力学的的基本原原理，流流动慢的的大气压压强较大大，而流流动快的的大气压压强较小小，这样样机翼下下表面的的压强就就比上表表面的压压强高，换换一句话话说，就就是大气气施加与与机翼下下表面的的压力(方向向向上)比比施加于于机翼上上表面的的压力(方向向向下)大大，二者者的压力力差便形形成了飞飞机的升升力。简单来说，飞飞机向前前飞行得得越快，机机翼产生生的气动动升力也也就越大大。当升升力大于于重力时时，飞机机就可以以向上爬爬升；当当升力小小于重力力时，飞飞机就可可以降低低高度。当飞机的机机翼为对对称形状状，气流流沿着机机翼对称称轴流动动时，由由于机翼翼两个表表面的形形状一样样，因而而气流速

8、速度一样样，所产产生的压压力也一一样，此此时机翼翼不产生生升力。但但是当对对称机翼翼以一定定的倾斜斜角（称称为攻角角或迎角角）在空空气中运运动时，就就会出现现与非对对称机翼翼类似的的流动现现象，使使得上下下表面的的压力不不一致，从从而也会会产生升升力。机翼升力的的产生主主要靠上上表面吸吸力的作作用，而而不是靠靠下表面面正压力力的作用用，一般般机翼上上表面形形成的吸吸力占总总升力的的60-80%左右，下下表面的的正压形形成的升升力只占占总升力力的200-400%左右右。飞机飞行在在空气中中会有各各种阻力力，阻力力是与飞飞机运动动方向相相反的空空气动力力，它阻阻碍飞机机的前进进，这里里我们也也需要

9、对对它有所所了解。按按阻力产产生的原原因可分分为摩擦擦阻力、压压差阻力力、诱导导阻力和和干扰阻阻力。1.摩擦阻阻力空气的的物理特特性之一一就是粘粘性。当当空气流流过飞机机表面时时，由于于粘性，空空气同飞飞机表面面发生摩摩擦，产产生一个个阻止飞飞机前进进的力，这这个力就就是摩擦擦阻力。摩摩擦阻力力的大小小，决定定于空气气的粘性性，飞机机的表面面状况，以以及同空空气相接接触的飞飞机表面面积。空空气粘性性越大、飞飞机表面面越粗糙糙、飞机机表面积积越大，摩摩擦阻力力就越大大。 2.压差阻阻力人在逆逆风中行行走，会会感到阻阻力的作作用，这这就是一一种压差差阻力。这这种由前前后压力力差形成成的阻力力叫压差

10、差阻力。飞飞机的机机身、尾尾翼等部部件都会会产生压压差阻力力。3.诱导阻阻力升力产产生的同同时还对对飞机附附加了一一种阻力力。这种种因产生生升力而而诱导出出来的阻阻力称为为诱导阻阻力，是是飞机为为产生升升力而付付出的一一种“代代价”。其其产生的的过程较较复杂这这里就不不在详诉诉。4.干扰阻阻力它是飞飞机各部部分之间间因气流流相互干干扰而产产生的一一种额外外阻力。这这种阻力力容易产产生在机机身和机机翼、机机身和尾尾翼、机机翼发动动机短舱舱、机翼翼和副油油箱之间间。影响升力和和阻力的的因素：升力和阻力力是飞机机在空气气之间的的相对运运动中（相相对气流流）中产产生的。影影响升力力和阻力力的基本本因素

11、有有：机翼翼在气流流中的相相对位置置（迎角角）、气气流的速速度和空空气密度度以及飞飞机本身身的特点点（飞机机表面质质量、机机翼形状状、机翼翼面积、是是否使用用襟翼和和前缘翼翼缝是否否张开等等）。1.迎角对对升力和和阻力的的影响相对对气流方方向与翼翼弦所夹夹的角度度叫迎角角。在飞飞行速度度等其它它条件相相同的情情况下，得得到最大大升力的的迎角，叫叫做临界界迎角。在在小于临临界迎角角范围内内增大迎迎角，升升力增大大：超过过临界临临界迎角角后，再再增大迎迎角，升升力反而而减小。迎迎角增大大，阻力力也越大大，迎角角越大，阻阻力增加加越多：超过临临界迎角角，阻力力急剧增增大。2.飞行速速度和空空气密度度

12、对升力力阻力的的影响飞行行速度越越大升力力、阻力力越大。升升力、阻阻力与飞飞行速度度的平方方成正比比例，即即速度增增大到原原来的两两倍，升升力和阻阻力增大大到原来来的四倍倍：速度度增大到到原来的的三倍，胜胜利和阻阻力也会会增大到到原来的的九倍。空空气密度度大，空空气动力力大，升升力和阻阻力自然然也大。空空气密度度增大为为原来的的两倍，升升力和阻阻力也增增大为原原来的两两倍，即即升力和和阻力与与空气密密度成正正比例。3，机翼面面积，形形状和表表面质量量对升力力、阻力力的影响响机机翼面积积大，升升力大，阻阻力也大大。升力力和阻力力都与机机翼面积积的大小小成正比比例。机机翼形状状对升力力、阻力力有很

13、大大影响，从从机翼切切面形状状的相对对厚度、最最大厚度度位置、机机翼平面面形状、襟襟翼和前前缘翼缝缝的位置置到机翼翼结冰都都对升力力、阻力力影响较较大。还还有飞机机表面光光滑与否否对摩擦擦阻力也也会有影影响，飞飞机表面面相对光光滑，阻阻力相对对也会较较小，反反之则大大.。机翼的剖面面如下图图：向上上的气流流较快，依依据白白努利定定律流流速快的的流体压压力较小小，所以以翼面会会受向上上的升力力 。附：飞机和滑翔翔机是如如何在空空中不下下沉的？通过造造机翼模模型，并并使它在在空中升升起，你你就能找找到答案案。这将将向你显显示运动动的空气气是如何何使飞行行器和鸟鸟类飞行行的。1.按图示示将纸折折成两半半。一半半稍比另另一半小小些。2.把纸翻翻过来把把边粘在在一起。机机翼的上上部呈弯弯曲状。3.用锅笔笔在机翼翼的两边边各扎一一个小孔孔。在一一个孔的的上方对对应地扎扎出另一一个孔。4.剪一小小段吸管管。剪下下的吸管管的长度度，要足足够能穿穿过机翼翼。5.把吸管管穿过机机翼上的的孔，用用胶带固固定。6.将细绳绳穿过吸吸管。