飞机机翼的升力主要来自伯努利方程,也就是流体中,流速越大的地方压强越小。有了这个方程,飞机不需要扇动翅膀,就能飞上蓝天。那么问题来了,为什么流速越大,压强越小?
机翼升力
伯努利方程
伯努利方程是瑞士数学家丹尼尔·伯努利在1738年提出的,当时被称为伯努利原理,是流体动力学基本方程之一。伯努利方程最初由定常流体的能量守恒定理推导,对于飞机,空气是被机翼搅动的,能量可以来源于机翼,所以空气的能量不守恒,需要换一种分析方法。流速越大,压强越小,也可以由气体压强的产生机制得出。
丹尼尔·伯努利
气体压强
静止气体的压强实际上是气体分子产生的持续撞击力,下图是气体压强示意图,分子撞击力在左右方向上的分力互相抵消,合力垂直于作用面。气体分子的平均速度(和温度有关)越大,压强越大;气体分子撞击密度越大(和分子距离d有关)越大,压强越大。用这两个基本关系,压强可以抽象的表示为温度除以d。
气体压强示意图
流动气体压强
流动气体的压强还是气体分子产生的持续撞击力,下图是流动气体压强示意图,在气体流速的影响下,分子运动的合力方向会倾斜,与作用面的夹角为 δ。分子撞击过程类似光的反射,在分子撞击前后,只有垂直分速度会改变方向,产生作用力;水平分速度没有变化,不产生作用力。
流动气体压强示意图
气体分子的垂直速度(垂直速度和温度有关,水平速度是气体流速,和温度无关)越大,压强越大;气体分子撞击密度越大(和示意图中距离S有关)越大,压强越大。同理,压强可以抽象的表示为温度除以S。距离d也是气体分子间的平均距离,两个示意图中距离d相等,S=d/cos δ>d。因此,流动气体的压强较小,且流速越大,S=d/cos δ也越大,压强就越小。
版权声明:本文来自用户投稿,不代表【闪电鸟】立场,本平台所发表的文章、图片属于原权利人所有,因客观原因,或会存在不当使用的情况,非恶意侵犯原权利人相关权益,敬请相关权利人谅解并与我们联系(邮箱:dandanxi6@qq.com)我们将及时处理,共同维护良好的网络创作环境。