自由流是指飛機前未經擾動的來流，也即沒有飛機等干擾時，空氣的自然流動現象。
空氣會從密度高向密度低的地方流動，也就是大氣壓強高的向大氣壓強低的地方流動。 太陽輻射會改變溫度，溫度改變會改變空氣的密度和壓力，空氣流動能量來源就是太陽。
基本介紹
- 中文名：自由流
- 外文名：free stream
- 定義：飛機前未經擾動的來流
- 套用學科：空氣動力學
- 分類：非定常自由流和定常自由流
- 特點：無飛機等人為干擾
空氣流動,定義,非定常自由流的影響,自由流對後掠平板邊界層內的影響,
空氣流動
空氣會從密度高向密度低的地方流動，也就是大氣壓強高的向大氣壓強低的地方流動。
太陽輻射會改變溫度，溫度改變會改變空氣的密度和壓力，空氣流動能量來源就是太陽。
太陽輻射會改變溫度，溫度改變會改變空氣的密度和壓力，空氣流動能量來源就是太陽。
風是由空氣流動引起的一種自然現象，它是由太陽輻射熱引起的。太陽光照射在地球表面上，使地表溫度升高，地表的空氣受熱膨脹變輕而往上升。熱空氣上升後，低溫的冷空氣橫向流入，上升的空氣因逐漸冷卻變重而降落，由於地表溫度較高又會加熱空氣使之上升，這種空氣的流動就產生了風。
定義
自由流是指飛機前未經擾動的來流，一般用下標
表示。
非定常自由流的影響
隨著空戰模式的改變，要求戰鬥機在近距空戰中具有快速改變其機動狀態和機動平面的能力。為了使飛機保持高機動性和敏捷性，則必須採用過失速機動技術，使飛機具有在超過失速迎角後仍能做可控飛行的能力。飛機在實施過失速機動過程中，迎角會大大超過失速迎角，此時，氣動力呈現高度非定常、非線J陛特性，深入研究飛機的大迎角動態氣動特性，對實現飛機過失速機動飛行是十分重要的。目前，國內外在大迎角非定常空氣動力學領域進行了較深入研究，特別是在風洞實驗技術方面，建成了許多大振幅動態實驗裝置，以模擬飛機的機動飛行。但這些模擬實驗只模擬了飛機機動飛行時姿態的變化，而忽略了風速變化對氣動力產生的影響。實際上飛機在實施過失速機動飛行過程中，伴隨著飛行姿態的變化其飛行速度發生很大變化。有研究表明，在完成“眼鏡蛇”機動飛行過程中，飛行速度減小值可達100 ~ 200km/ h。因此在研究飛機動態氣動特性時，必須考慮風速變化帶來的影響。另外，在民航飛行方面，由於大氣紊流的影響(如陣風)，可能使飛機迎角超過失速迎角，發生失控，以至造成機毀人亡的空難事故，因此進行非定常自由來流對飛機氣動特性的影響研究是十分必要的。
相關試驗結果表明，由於在減速過程中，集中渦的破碎位置推後，在加速過程中，集中渦的破碎位置前移，因此使得模型氣動力發生變化，並且隨迎角增大，風速脈動的影響增大。當迎角一定，來流風速脈動頻率一定時，隨脈動幅值的增大，升力係數增大;當迎角一定，來流風速脈動幅值一定時，隨脈動頻率增大，升力係數也增大。以上結果也說明，當集中渦在翼面上破碎時，其位置的變化受氣流脈動的影響很大，從而對氣動力將產生很大的影響，因此進一步研究飛機在機動飛行過程中，風速脈動的影響也將是十分必要的。
自由流對後掠平板邊界層內的影響
在邊界層流中的感受性問題一直是層流向湍流轉換研究的熱點問題之一，而真實的轉扳過程大多發生在三維邊界層流中:後掠平板邊界層是一種典型的三維邊界層，研究其感受性過程具有相當重要的理論意義和實際價值。南京信息工程大學沈露予等構造的數值計算方法是在時間偏導數上採用四階修正後的Runge-Kutta格式以及空間偏導數採用變間距的緊緻有限差分，即對流項採用五階精度迎風緊緻有限差分格式，壓力梯度項採用六階精度緊緻有限差分，粘性項採用六階精度緊緻有限差分格式;壓力方程則採用三階精度的變間距有限差分格式逼近;並建立了自由來流湍流模型。在上述基礎上，數值研究了在自由來流湍流作用下後掠平板(後掠角為450)邊界層內的感受性問題。數值結果顯示，將在自由來流湍流作用下後掠平板邊界層內激發出的一組不同頻率小擾動行進波的色散關係、相速度、幅值和增長率等數值結果與流動穩定性中的線性理論解比較，發現後掠平板邊界層流中被誘導出的一組不同頻率小擾動行進波就是一組非定常橫流渦。隨後，又發現若雷諾數Rex越小在自由來流湍流作用下後掠平板邊界層內感受性過程就越容易發生;也就是說無限薄後掠平板邊界層計算區域的上游邊界越靠近前緣，其無限薄後掠平板邊界層的非平行性效果越明顯就越有利於邊界層內感受性過程的發生，且考慮平板前緣駐點影響情況下後掠平板邊界層內被激發的感受性係數最強;以及低頻擾動激發後掠平板邊界層內的感受性係數比高頻擾動要強。
