Силы в гидродинамических течениях

Сентябрь 2, 2022

Главная
Алгебра
Силы в гидродинамических течениях

Содержание

2. Откуда: Но, по определению, циркуляция скорости по замкнутому контуру C есть: Или: - теорема Жуковского (1906г.)
3. 6.2. Лобовое сопротивление Лобовое сопротивление (англ. drag) — это сила, препятствующая движению тел в жидкостях и
4. Волновое сопротивление (англ. wave drag) является существенным при движении с около- и сверхзвуковой скоростью, и вызвано
5. 6.3. Хорошо обтекаемые тела Оптимизация для тел в полете – должна быть максимальной величина Fx/Fy: для
6. Зависимость коэффициента сопротивления цилиндра, обтекаемого потоком вязкой жидкости, от числа Рейнольдса
7. Зависимость коэффициента сопротивления цилиндра, обтекаемого потоком вязкой жидкости, от числа Рейнольдса а) ламинарный режим, Re b)
8. Зависимость коэффициента сопротивления цилиндра, обтекаемого потоком вязкой жидкости, от числа Рейнольдса При Re порядка нескольких тысяч
25. Скачать презентацию

Слайд 2

Откуда:
Но, по определению, циркуляция скорости по замкнутому контуру C есть:
Или:
- теорема

Жуковского (1906г.)

Подъемная сила пропорциональна циркуляции скорости по замкнутому контуру (знак циркуляции выбирается против часовой стрелки, а знак подъемной силы связан с направлением обтекания – слева направо (вдоль положительного направления скорости)

Для крыла размахом Lz и длиной Lx получить соотношение с учетом угла атаки:

Слайд 3

6.2. Лобовое сопротивление
Лобовое сопротивление (англ. drag) — это сила, препятствующая

движению тел в жидкостях и газах. Лобовое сопротивления складывается из двух типов сил: сил трения, направленных вдоль поверхности тела, и сил давления, направленных по нормали к поверхности.

Сила сопротивления направлена против скорости движения, её величина пропорциональна площади поперечного сечения S, плотности среды ρ и квадрату скорости v:

Индуктивное сопротивление (англ. lift-induced drag) — это побочный продукт образования подъемной силы на крыле конечных размеров. Подъёмная сила образуется из-за разности давлений под крылом и над крылом. Часть воздуха перетекает через законцовку крыла из области высокого давления снизу в область пониженного давления сверху, образуя при этом концевой вихрь. На образование вихря тратится энергия движения, что приводит к появлению силы индуктивного сопротивления. Индуктивное сопротивление пропорционально квадрату подъёмной силы F, и обратно пропорционально плотности среды ρ, площали крыла S, его удлинению A и квадрату скорости v:

Коэффициент k показывает степень отклонения от навыгоднейшего эллиптического распределения подъёмной силы по размаху крыла, и обычно находится в районе 1.05—1.15

Слайд 4

Волновое сопротивление (англ. wave drag) является существенным при движении с около-

и сверхзвуковой скоростью, и вызвано образованием ударной волны, уносящей значительную долю энергии движения. Волновое сопротивление начинает вносить ощутимый вклад начиная со скоростей порядка 0.8М (где М — число Маха), однако, может оказаться значительным и при более низких скоростях, если часть потока, обтекающего тело, внезапно приобретает сверхзвуковую скорость (например, над крылом, особенно с толстым профилем и без стреловидности). Сила волнового сопротивления есть Fw.

Суммарная сила сопротивления есть:

Слайд 5

6.3. Хорошо обтекаемые тела
Оптимизация для тел в полете – должна быть

максимальной величина Fx/Fy: для хорошо обтекаемых тел это отношение может достигать 10-100. Это, однако, имеет место только для углов атаки 10-120. При больших углах – резкое уменьшение этого отношения – тело перестает удовлетворять условию хорошей обтекаемости: место отрыва погранслоя сильно смещается по поверхности тела к его переднему краю, вследствие чего след за телом резко расширяется!.

Зависимость коэффициентов подъемной силы и сопротивления от угла атаки

коэффициент подъемной силы

коэффициент сопротивления

Слайд 6

Зависимость коэффициента сопротивления цилиндра, обтекаемого потоком вязкой жидкости, от числа Рейнольдса

Слайд 7

Зависимость коэффициента сопротивления цилиндра, обтекаемого потоком вязкой жидкости, от числа Рейнольдса

а) ламинарный режим, Re < 1;
b) первая стадия неустойчивости, 1< Re <40;
c) вторая стадия неустойчивости (вихревая дорожка), Re > 40;
d) развитая турбулентность, Re > 103.

Слайд 8

Зависимость коэффициента сопротивления цилиндра, обтекаемого потоком вязкой жидкости, от числа Рейнольдса

При Re порядка нескольких тысяч наблюдается возрастание CD, связанное с турбулизацией струи за цилиндром. Однако при Re ~ 105 и выше сопротивление резко падает. Это явление, называемое ”кризисом сопротивления”, связано с турбулизацией пограничного слоя.

Слайд 9