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不对称的物体在黏性流体中的平动也会形成绕体环流,受到流体的横向压差推力.飞机航行时绕机翼的初始气流如图6-45所示,大气的黏性和机翼形状的不对称性,使得上方气体流速小于下方气体流速,在尾部汇合处形成图6-46所示环流.环流角动量不为零,系统角动量守恒使得机翼周围产生图示的反方向绕体环流.尾部小环流很快被主气流带走,绕体环流与主气流叠加后对机翼施加的横向压差推力F便是机翼升力.
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图 6-45
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图 6-46
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为计算机翼升力,将绕体环流速度大小记为u,机翼宽度记为d,机翼周长近似为2d,将
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称为环量.将图6-47中的左、右远处气流压强记为p0,速度记为v0,机翼上方和下方气体流速分别可近似为v0+u和v0-u.略去高度差影响,有
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图 6-47
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将机翼长度记为l,单个机翼升力便为
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或
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此式由俄国物理学家茹可夫斯基(Н. Е. Жуковский,1847—1921)提出,称为茹可夫斯基公式.飞机的航行速度v0和环流速度u都会影响升力大小,环流速度与机翼的形状以及机翼和主气流方向的夹角(即冲角)有关.冲角不能过小,也不能太大,冲角若是接近90°,显然升力几乎会消失,而且纵向压差阻力也将使飞机难以航行.
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力学(物理类) 习题
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A 组
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6-1 两端开口、向上直立的U型试管内盛有水银.今从试管右端缓慢注入13.6cm高的水柱,左管水银未外溢,试求左管水银面上升的高度h.
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6-2 西藏布达拉宫的海拔高度为3756.5m,不计大气温度随高度的变化,试求该处大气压强p.
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