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库塔-儒可夫斯基定理

1902
  • Martin Kutta
  • Nikolai Zhukovsky (Joukowski)
风洞中的机翼演示库塔-朱可斯基定理和升力的产生。

(图片仅供参考)

库塔-焦科夫斯基定理量化了机翼产生的升力。它指出,单位跨度的升力([latex]L'[/latex])与流体密度([latex]\rho[/latex])、自由流速度([latex]V[/latex])和机身周围的环流([latex]\Gamma[/latex])成正比:[latex]L’ = \rho V \Gamma[/latex]。这将抽象的循环概念与物理的升力联系起来。.

The Kutta-Joukowski theorem provides the essential mathematical link between the abstract concept of circulation and the physical force of lift. Circulation ([latex]\Gamma[/latex]) is a measure of the macroscopic rotation of a fluid in a given area. For an airfoil, circulation is generated because the air travels faster over the top surface than the bottom. This velocity difference, integrated around a closed loop enclosing the airfoil, results in a net non-zero circulation.

该定理优雅地表明,要产生升力,必须有环流。这解决了早期空气动力学理论中的一个主要问题。然而,该定理本身并没有解释特定形状的机翼如何产生所需的环流。这就是库塔条件的由来。该条件由马丁-库塔(Martin Kutta)提出,规定对于具有尖锐后缘的机翼,气流必须平稳地离开后缘。气流不能缠绕锋利的后缘。对于给定的机翼形状、攻角和空速,这一物理条件唯一确定了精确的环流量([latex]\Gamma[/latex])。通过将库塔-朱可斯基定理与库塔条件相结合,我们可以从理论上计算出二维翼面的升力,这是机翼设计的基石。.

该定理也完美地解释了马格努斯效应:旋转的物体在流体中运动时会受到一个垂直于其运动方向的力。由于粘性,旋转的表面会拖曳流体,形成环流。根据该定理,这种环流与前进速度相结合,会产生升力,使物体弯曲。

UNESCO Nomenclature: 2210
- 机械

类型

定理

中断

基础

用法

广泛使用

前体

  • 亥姆霍兹涡旋定理
  • 开尔文循环定理
  • 势流理论
  • 黎曼等人开发的共形映射技术

应用程序

  • 翼型升力的理论计算
  • 解释马格努斯效应对旋转球的影响(例如棒球、高尔夫、网球)
  • 船舶推进用弗莱特纳转子的设计
  • 先进螺旋桨和涡轮叶片型材的开发
  • 了解涡流产生的升力

专利:

NA

潜在创新理念

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相关内容: 库塔-焦科夫斯基、升力、循环、机翼、马格斯效应、库塔条件、流体动力学、势流。.

历史背景

库塔-儒可夫斯基定理

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1909
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1900-12-14
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1904
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(如果日期未知或不相关,例如“流体力学”,则提供其显著出现的近似估计)

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