
【化】 leading edge vortex
former; forward; front; preceding; priority
【醫】 a.; ante-; antero-; fore-; pro-; proso-; ventri-; ventro-
along; edge; predestined relationship; reason
【醫】 acies; border; brim; edge; fringe; labrum; limbus; margin; margines
margo; ora; rim
eddy; whirlpool; whorl
【醫】 vertex; vortex; vortices; whorl
在航空動力學與流體力學領域,"前緣渦"(英文:Leading-Edge Vortex, LEV)指飛行器機翼、旋翼或葉片前緣處因氣流分離産生的螺旋狀旋轉渦流結構。其形成機制與空氣動力學特性如下:
當氣流以較大迎角流經尖銳或彎曲的前緣時,因黏性作用與逆壓梯度影響,氣流會從前緣剝離并向下遊卷曲,形成集中于前緣區域的集中渦旋。該渦流通過降低機翼上表面壓力,顯著提升升力系數(即"渦升力"效應),常見于三角翼飛機、昆蟲撲翼飛行及風力機葉片設計中。
前緣渦的旋轉運動使機翼上表面形成低壓核心區,增加機翼上下表面壓差,升力可提升30%-50%。NASA研究指出,F-18戰鬥機大迎角機動時70%升力源自前緣渦。
穩定附着的前緣渦可抑制氣流過早分離,延緩失速。劍橋大學實驗證實,蜻蜓前緣渦使其在20°迎角下仍保持附着流。
當迎角超過阈值或雷諾數過低時,渦核失穩破裂導緻升力驟降,此為飛行器失速的重要誘因。
權威參考文獻
“前緣渦”(Leading Edge Vortex,簡稱LEV)是流體力學中的一個術語,主要指在機翼、旋翼或運動物體前緣附近形成的螺旋狀渦流結構。以下是詳細解釋:
前緣渦是由于流體(如空氣)在流經具有較高迎角或曲率的前緣時發生分離,形成的局部低壓渦旋區。這種渦流通常附着在物體表面,并通過旋轉運動增強局部流速,從而産生升力或動态效應。
實驗技術如粒子圖像測速(PIV)和數值模拟被廣泛應用于觀察前緣渦的三維結構及動态演化,但渦流穩定性機制仍是研究難點。
前緣渦是流體分離與能量傳遞的典型現象,在自然生物飛行和工程設計中均有重要意義。其複雜的三維特性對實驗和理論分析提出了挑戰。如需進一步了解,可參考流體力學教材或相關實驗研究。
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