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【已解决】 为什么飞机升力的本质是涡流,而不是简单的压力差?

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最佳答案 2024-04-30 00:00

飞机产生升力的本质是由于机翼与周围流体(空气)的相互作用。这个相互作用产生了压力差和涡流两种现象,它们都是升力形成的重要组成部分。压力差是升力的直接原因,而涡流则是这种压力差形成的一个伴随现象。

压力差理论通常基于伯努利原理,即在理想流体中,流速越高,压力越低。机翼的形状(翼型)通常设计成上表面比下表面更为弯曲,这样当空气流过机翼时,上表面的流速要比下表面快。根据伯努利原理,上表面的压力就会比下表面低,从而产生向上的升力。

然而,涡流在升力产生中也扮演了关键角色。当空气流动经过机翼尖端时,由于上下表面的压力差,会形成涡流。这些涡流在机翼后方形成一种称为尾迹涡的旋转气流。涡流的存在意味着空气并非沿着机翼表面平滑流动,而是参与了复杂的旋转和卷吸现象。

涡流对升力的影响可以从两个角度来理解:

  1. 环流理论:涡流的存在实际上是环流的一部分,环流是围绕机翼的一种旋转流动。环流理论是由英国物理学家弗雷德里克·温托夫特(Frederick W. Lanchester)、德国物理学家马丁·威廉·库塔(Martin Wilhelm Kutta)和俄国数学家尼古拉·约戈斯基(Nikolay Yegorovich Zhukovsky)独立发展的,它解释了升力的产生与环绕机翼的流体旋转相关。

  2. 牛顿第三定律:涡流的形成也符合牛顿第三定律(作用与反作用)。当空气在机翼后部形成下行涡流时,根据牛顿第三定律,机翼必然受到一个向上的反作用力,即升力。

因此,飞机升力的本质不仅仅是简单的压力差,涡流现象是压力差形成和升力产生的重要组成部分。涡流的形成和维持是流体动力学中的复杂过程,它与机翼的几何形状、攻角、速度和空气的性质都有关系。理解飞机升力的完整图景需要综合考虑涡流、压力差以及其他流体动力学因素。

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  • 匿名 提出于 2024-04-27 21:30

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