Реактивное движение кальмара

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay в сообщении #1616917 писал(а):

Но опять: если правильно считать подьёмную силу через импульс, то давления не нужны.

Я так вижу, что вы считаете этот подход более правильным, чем другие. Почему? Чтобы вклад давления занулился, нужно же специально выбирать подходящую поверхность (да я и не уверен, что это всегда возможно). В общем случае произвольной поверхности вклад давления не зануляется. Поэтому общая формула и есть наиболее "правильная".

Dan B-Yallay в сообщении #1616917 писал(а):

Если добавить интеграл давлений, то получится удвоение силы.

Ну нет. Тут путаница или недопонимание. Если зафиксировать поверхность и правильно обсчитать по ней давление и скорости, то всегда, во всех случаях без исключения, получим правильный результат. Никакого задвоения.

А вы-то имеете ввиду примерно следующее: кто-то взял некий вентилятор и испытал его тягу в зависимости от расхода воздуха через него. Может быть, он даже это подсчитал, т.е. задал расход воздуха через вентилятор, нашел поле скоростей и давлений, выбрал подходящую поверхность и проинтегрировал по ней поля скоростей и давлений. И построил график зависимости тяги от расхода для этого вентилятора. А может, сюда еще давление нужно добавить? Конечно нет. Оно уже учтено.

[Dan B-Yallay]

sergey zhukov в сообщении #1616921 писал(а):

Я так вижу, что вы считаете этот подход более правильным, чем другие

Вы неправильно поняли.
Я считаю, что для вентиляторов, импеллеров и крыльев подсчёт через импульсы, будучи проведён правильно, даёт верное значение силы. Безо всяких давлений.
Эту же силу можно посчитать и через давления или комбинированно. С этим я не спорю, только отстаиваю верность выделенного выше.

sergey zhukov в сообщении #1616921 писал(а):

А вы-то имеете ввиду примерно следующее: кто-то взял некий вентилятор и испытал его тягу в зависимости от расхода воздуха через него. Может быть, он даже это подсчитал, т.е. задал расход воздуха через вентилятор, нашел поле скоростей и давлений, выбрал подходящую поверхность и проинтегрировал по ней поля скоростей и давлений. И построил график зависимости тяги от расхода для этого вентилятора. А может, сюда еще давление нужно добавить? Конечно нет. Оно уже учтено.

Я смотрю, вы даже не ознакомились с формулой, которую обсуждаете. Никаких полей скоростей и давлений там не используется.

Рассмотрим работающий импеллер. Предположим для простоты, что в его внутреннем потоке нет радиального или продольного градиента скоростей: $v_e = Const$
Находится масса $m$ прокачиваемого сквозь трубу воздуха в $\Delta t = 1$ секунду и получаем массовый расход $ M_e =\dfrac {m}{\Delta t}$.
Понимаем, что эта масса была ускорена винтом за одну секунду от скорости окружающей среды $v_0 = 0$ до скорости потока в трубе $v_e$
Получаем:

$$ M_e (v_e - v_0) = \dfrac m {\Delta t} (v_e - v_0) = m \dfrac {(v_e - v_0)} {\Delta t} = ma = F $$

Куда тут втискивать давление?

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay
Возьмем этот импеллер и придвинем его к стенке выходным отверстием (не совсем, конечно, оставим щель, чтобы воздух выходил). Отрегулируем его обороты так, чтобы расход воздуха остался прежний. Он по прежнему засасывает из атмосферы тот же массовый расход. Как вы полагаете, изменится его тяга, когда он рядом со стенокй, в сравнении с тем случаем, когда воздух из него выходил свободно? И почему?

Скажем, в работе нагнетателей тоже есть такой момент: входная скорость потока бывает отличается от выходной. Т.е. нагнетатель "взял" на входе поток с одной скоростью, а на выходе "выдал" его с другой. Так вот этим эффектом даже часто пренебрегают по сравнению с тем, какое давление было до нагнетателя, и какое стало после него. Т.е. он в основном работает не на изменение кинетической энергии потока, а на повышение давления (и осевая сила от этого зависит).

[Dan B-Yallay]

sergey zhukov

sergey zhukov в сообщении #1616959 писал(а):

Возьмем этот импеллер и придвинем его к стенке выходным отверстием (не совсем, конечно, оставим щель, чтобы воздух выходил). Отрегулируем его обороты так, чтобы расход воздуха остался прежний. Он по прежнему засасывает из атмосферы тот же массовый расход. Как вы полагаете, изменится его тяга, когда он рядом со стенокй, в сравнении с тем случаем, когда воздух из него выходил свободно? И почему?

Я смотрю на это так: пусть наш импеллер дует не в стенку, а в идеально тонкую прочную пластину. Ставим с другой стороны пластины идентичный импеллер-2, который тоже дует в неё же. Если мы теперь уберём тонкую пластину, то по соображениям симметрии картина потоков из обоих импеллеров не изменится. Потоки не будут смешиваться (в идеале), а будут растекаться в разные стороны так, как будто там по прежнему "стена-пластина".

Очевидно, теперь каждый импеллер дополнительно к тяге получает еще импульс от противоположного импеллера. То есть, возвращаясь уже к вашему вопросу: тяга импеллера возле стенки увеличится на величину отраженного обратно от стенки импульса.

Разумеется, можно всё это объяснить и с точки зрения давлений: между стенкой и соплом импеллера давление выше, чем без стенки, поэтому и рост тяги.

Dan B-Yallay в сообщении #1616930 писал(а):

Куда тут втискивать давление?

На мой последний вопрос ответить не желаете?

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay
Так ответ все тот же. Если мы хотим вычислить тягу аппарата, нужно окружить его какой-то поверхностью и по ней проинтегрировать скорости и давления. Вы же видите: одной скорости недостаточно.

[Dan B-Yallay]

sergey zhukov в сообщении #1616970 писал(а):

Так ответ все тот же. Если мы хотим вычислить тягу аппарата, нужно окружить его какой-то поверхностью и по ней проинтегрировать скорости и давления. Вы же видите: одной скорости недостаточно.

Извините, это не ответ. A выделенное даже похоже на наговор.
1) Я везде показывал что если рассматривать полный импульс, то его достаточно. Учебники аэродинамики от Фабриканта и ЛЛ6 подтверждают данный тезис. Пожалуйста, дайте ссылку на сообщение, где я сказал что при учёте полного импульса нужно интегрировать еще и по давлению.
2) Я вам предоставил и объяснил подсчёт тяги по формуле от NASA, и там учтён весь импульс. Если ваш ответ "всё тот же", то объясните: давление по какой области вы будете интегрировать, чтобы получить "полную" тягу.

[sergey zhukov]

Dan B-Yallay
Ок, ладно. Я так думаю, мы друг-друга поняли. Считайте по полному импульсу без давления, если вам так больше нравится.

[Утундрий]

(Оффтоп)

Есть такие темы, которые непонятно зачем. Имеются так же чемпионы по созданию подобных тем.

[мат-ламер]

Утундрий в сообщении #1617049 писал(а):

Есть такие темы, которые непонятно зачем. Имеются так же чемпионы по созданию подобных тем.

Поскольку эту тему создал я, то поясню, зачем я её создал. Вернёмся к первому посту

мат-ламер в сообщении #1616440 писал(а):

Заинтересовала задача из школьного учебника Мякишева по механике. Задача 1 в конце параграфа 5.4. "Реактивное движение совершает кальмар. Как ему это удаётся?"

Вроде как вопрос поставлен корректно и соответствует духу форума. Если у вас есть претензии к моему первому посту, напишите. Иначе ваше сообщение останется для меня непонятным.

Более того, я считаю, что этот вопрос достаточно глубоким. И ответы на него, какие я получил в этой теме, способствовали моему более глубокому пониманию физики. Особенно ответ, sergey zhukov , почему в нашем процессе реактивного разгона кальмара не должна наблюдаться симметрия по времени. Для меня на моём уровне понимания физики так это очень глубокий вопрос.

[Dan B-Yallay]

sergey zhukov в сообщении #1616983 писал(а):

Я так думаю, мы друг-друга поняли.

Поняли-то давно и я даже дважды с вами согласился.
Остался вопрос об удвоении тяги в случае импеллера, но это уже на ваше усмотрение.

[Amw]

мат-ламер в сообщении #1617061 писал(а):

Реактивное движение совершает кальмар. Как ему это удаётся?

Кальмар мог бы двигаться ничего не всасывая и не выбрасывая.
Вот Вы сидите в лодке стоящей на илистом дне. Если медленно наклониться в одну сторону, то лодка с места не сдвинется, а если потом резко разогнуться, то перемещение лодки произойдет... Повторяя эти движения можно двигаться.

[sergey zhukov]

Amw
Да, это уже эффекты трения и вязкости. Здесь нужно учитывать не только давление, но и сдвиговые напряжения. Кальмар может этим пользоваться, разумеется.

[Xey]

wrest в сообщении #1616793 писал(а):

То есть хорошо бы сделать из воды асфальт

Нарыть каналов и взять шесты оказалось проще.