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1.7 流动空气的动压和静压
飞机飞行离不开流动的空气
使用自来水软管,可以做成水喷头。捏紧软管的端部,水流变急,则水喷得更远。对于像水这种即使流道变窄,体积也不会收缩的流体,具有流道越窄流速越快的性质。称此为非压缩性流体中的连续性法则。
即使流动中压力变化,但体积基本不变的流体称为非压缩性流体。
只要流速在声速以下,空气也可以按非压缩性流体处理。称作文丘里管(Venturi throat)的流道如果依次变窄,使空气在其中流动,空气也遵从连续性法则,流速会变快。随着流速变快,面向流动方向的面上所受到的动压当然变大。
喷气发动机的涡轮,采用与自来水软管端部被捏紧相同的原理,使空气出口喷嘴变窄,冲击涡扇的空气流速大大提高。
对于非压缩性流体来说,动压与静压之和是一定的。称其为伯努利(Bernoulli)定理。流道变窄、动压上升,面向流动的不分方向的压力(静压)下降。
过去喷雾采用的方法就是利用上述伯努利定理,使水吸上并使其喷为雾状。如图所示,取吸管的中段,用小刀切开一道缝并保持两部分相连。再用小刀倾斜地削去上部分的二分之一,弯成直角,便构成简单的实验装置。当口吹吸管时,由于弯折吸管出口的静压低,从而水被吸上。压力差变成使水上升的力。
飞机的机翼也是通过在翼型和相对于空气流的方向等方面采取措施,使机翼上面的空气流流速加快而产生升力的。
由此,请读者记住,随着空气的流速加快,静压会逐渐下降。
本节重点
(1)非压缩性流体的两个重要定律。
(2)流道变窄则流速增加。
(3)流速增加则静压变低。