如果是因為同一時間經過的空氣到達機翼另一端時間相同的話,為什麼時間會相同的?


時間是不相同的。

上圖是我在fluent里對naca5415翼型做的RNS模擬。圖中流線的染色依據是時間歷程。圖中白色的虛線是我根據顏色轉折畫出的等時間線。從圖中可以明顯看到,上翼面氣流更早達到後緣。

至於升力的來源,目前用得比較廣泛的解釋是科恩達效應。簡單的說,就是流體總是趨於緊貼壁面流動。

假如機翼存在厚度,氣流便會沿著機翼表面拐彎。拐彎便會有離心作用,體現在物體表面就是流體的吸力。當上翼面曲率較大的時候,氣流拐彎更急,離心效果就更強,吸力也自然更大。這就產生了升力。

有趣的是,科恩達效應只是對流動相對穩定的情況而言的。當機翼改變原有狀態產生或增加升力(其實本質上就是增加升力)時,上翼面後緣處氣流並不會緊貼壁面流動。相反,氣流捲起一個從下翼面卷向上翼面的漩渦並迅速脫落,流向下游。這個漩渦的誘導速度使原本與上翼面分離的氣流附著到壁面上,並遵循科恩達效應做它該做的事情。

這個漩渦就是「啟動渦」。它可以通過比較簡單的水洞+染色線實驗就能觀察得到。

下面盜用一下 @陳其昌 用Xflow做的某翼型啟動渦的視頻


你這個問題其實可以轉化為下面的問題:

水沿藍箭頭的方向流過管道,管道中有一斜板(紅色線段)將管道分為上下兩部分,問是斜板的上表面流速高,還是下表面流速高?

我認為,假設上通道最窄處與下通道最窄處的面積是一樣的,那麼就是斜板上表面流速高。因為是同一根管道,所以管道上游的壓力是一樣的。在同樣壓力下,斜板上表面比下表面更容易流動。


前幾天看到中科院物理所的一條推送,發現剛好可以解決題主的疑惑,順便來答一下。

飛機為什麼能飛起來?直到今天,科學家仍然沒有答案?

mp.weixin.qq.com圖標


如果能搞清楚,這是一個可以拿諾貝爾物理學獎的問題。


簡單解釋:

因為單位時間內,上表面和下表面流過的氣體體積應該是一樣的,也就是流量相同,但上表面氣流流經距離比較長,故而速度快。

更細緻一點:

考慮相對情況,即風流經不動的機翼,在機翼下方,機翼接近平面,空氣流速不變,機翼上方,最靠近機翼向前吹的風在機翼凸起處會被阻攔而向上偏,從而擠壓上部氣流,正如水管堵住部分開口水流的流速會變快一樣,由於機翼上方有凸起,流經的氣流會互相擠壓,從而流速增大。


流體力學中的一個比喻,真實狀況如今還未完全搞明白---流體力學對此還沒有具體明晰的數學公式,基本還停留在實驗(經驗)所得。

1、流體設計的目的就是要是流經物體外表各方面的空氣或液體能同時到達尾部--流線型設計核心,在水槽及風洞中可以直觀觀察到。

2、若非同時到達,就會產生渦流現象,也可以觀察到---目前流體力學分析最難的就在這裡


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