杭州电子科技大学：《大学物理》课程实验指导（新能源实验）叶片翼型升力与几何参数关系演示实验

翼型即飞机叶片剖面的形状，具有翼型形状叶片主要有飞机和风力机的叶片，他们都是利用气流流 过叶片翼型，气流在翼型上下表面产生压力差而形成升力，从而飞机从地面飞起，风力机叶片转动 带动风力机内部发电机转动而产生电能。叶片翼型的几何参数包括翼型厚度、弯度，不同厚度和弯 度翼型升力大小不同。 【实验日的】 1.演示翼形升力的产生： 2.演示不同厚度翼型升力不同： 3.演示不同弯度翼型升力不同： 【实验仪器】 微音气泵DC一3A型、数字毫秒计J0201型、玻璃管、翼型纸质模型、泡沫小球 【实验原理】 一般翼型的前端圆钝、后端尖锐，上表面拱起、下表面较平，呈鱼侧形。当气流迎面流过机翼时， 流线分布情况及飞机升力产生示意图如图： 积黑我百 机限我面 原来是一股气流，由于机翼的插入，被分成上下两股。通过机翼后，在后缘又重合成一股。由于机 翼上表面拱起，使上方的那股气流的通道变窄，流速加快。根据伯努利原理 P+m=C常数) 可以得知：流速大的地方压强小。机翼上方的压强比机翼下方的压强小，也就是说，机翼下表面受 到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大，这个压力差就是机翼产生的升力。 【实验装置】 1. 微音气泵：此型号的微音气泵有1、2、3、3、4、5档位，各档位产生风速随档位增加而增加： 2.数字毫秒计：测量泡沫小球依次通过两个光电门所用的时间： 3.玻璃管：观察小球在管中的运动过程。 【实验步骤】 1.组装演示仪：选择标准纸质翼型，把玻璃管插到纸质翼型开孔处，注意玻璃管在纸质翼型上表面 接触处应尽量保持平滑，再把小球放入玻璃管中： 2.打开气泵，观察小球上升情况，调整仪器的水平与竖直位置，使得小球在玻璃管中平稳上升： 3.打开数字毫秒计，测量小球在玻璃管中依次通过两个光电门的间隔时间；并记录： 4.换取不同厚度及弯度的纸质翼型，测量小球依次通过两个光电门的时间：并记录。 【注意事项】 此实验数值属于半定量测量，数据主要用于翼型几何参数对升力的影响的定性分析，属于演示实验 范畴，数值精度不高，不能作为翼型升力大小定量计算。 【分析讨论】 1.飞机叶片剖面翼型为什么做成上凸下平 2.实验中，小球上升时间与翼型厚度和翼型弯度的变化关系为？您能总结翼型几何参数对升力影响 的关系么？

翼型即飞机叶片剖面的形状，具有翼型形状叶片主要有飞机和风力机的叶片，他们都是利用气流流 过叶片翼型，气流在翼型上下表面产生压力差而形成升力，从而飞机从地面飞起，风力机叶片转动 带动风力机内部发电机转动而产生电能。叶片翼型的几何参数包括翼型厚度、弯度，不同厚度和弯 度翼型升力大小不同。 【实验目的】 1. 演示翼形升力的产生； 2. 演示不同厚度翼型升力不同； 3. 演示不同弯度翼型升力不同； 【实验仪器】 微音气泵DC―3A型、数字毫秒计J0201型、玻璃管、翼型纸质模型、泡沫小球 【实验原理】 一般翼型的前端圆钝、后端尖锐，上表面拱起、下表面较平，呈鱼侧形。当气流迎面流过机翼时， 流线分布情况及飞机升力产生示意图如图： 原来是一股气流，由于机翼的插入，被分成上下两股。通过机翼后，在后缘又重合成一股。由于机 翼上表面拱起，使上方的那股气流的通道变窄，流速加快。根据伯努利原理 可以得知：流速大的地方压强小。机翼上方的压强比机翼下方的压强小，也就是说，机翼下 表面受 到向上的压力比机翼上表面受到向下的压力要大，这个压力差就是机翼产生的升力。 【实验装置】 1. 微音气泵：此型号的微音气泵有1、2、3、3、4、5档位，各档位产生风速随档位增加而增加； 2. 数字毫秒计：测量泡沫小球依次通过两个光电门所用的时间； 3. 玻璃管：观察小球在管中的运动过程。 【实验步骤】 1. 组装演示仪：选择标准纸质翼型，把玻璃管插到纸质翼型开孔处，注意玻璃管在纸质翼型上表面 接触处应尽量保持平滑，再把小球放入玻璃管中； 2. 打开气泵，观察小球上升情况，调整仪器的水平与竖直位置，使得小球在玻璃管中平稳上升； 3. 打开数字毫秒计，测量小球在玻璃管中依次通过两个光电门的间隔时间；并记录； 4. 换取不同厚度及弯度的纸质翼型，测量小球依次通过两个光电门的时间；并记录。 【注意事项】 此实验数值属于半定量测量，数据主要用于翼型几何参数对升力的影响的定性分析，属于演示实验 范畴，数值精度不高，不能作为翼型升力大小定量计算。 【分析讨论】 1. 飞机叶片剖面翼型为什么做成上凸下平 2. 实验中，小球上升时间与翼型厚度和翼型弯度的变化关系为？您能总结翼型几何参数对升力影响 的关系么？