2014 dxdy logo

Научный форум dxdy

Математика, Физика, Computer Science, Machine Learning, LaTeX, Механика и Техника, Химия,
Биология и Медицина, Экономика и Финансовая Математика, Гуманитарные науки




Начать новую тему Ответить на тему На страницу Пред.  1 ... 3, 4, 5, 6, 7, 8  След.
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение17.11.2019, 21:22 
Заслуженный участник


20/08/14
10142
Россия, Москва
sergey zhukov в сообщении #1426462 писал(а):
Отталкивание потока вниз и возникновение разности давления на разных сторонах крыла - это как выбрасывание реактивной струи из ракетного двигателя и давление, возникающее внутри дюзы и толкающее ее вверх. В точности аналогично.
Это очевидно не так, потому что реактивное движение возможно и без внешней среды, а крылу внешняя среда необходима. Ваши аналогии в этой теме страдают неэквивалентностью ...
И да, я их разделяю, потому что подъёмная сила может создаваться и при нулевом угле атаки, при котором вроде бы отбрасывания потока вниз (и соответственно реактивной составляющей) не будет. А при достаточно малой скорости не должно быть ни турбулентности, ни вихрей. И это явно более простой случай, Вам бы с ним сначала разобраться.

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение17.11.2019, 21:51 


27/08/16
8647
amon в сообщении #1426470 писал(а):
Висит же аэростат и не падает ничего не отбрасывая. Если применить к нему (аэростату), не боясь применения санкций, второй закон Ньютона в особо извращенной форме, как предлагает уважаемый realeugene, то снизу в висящий аэростат втекает импульс $pS,$ сверху - $(p-\Delta p)S,$ что и создает подъемную силу. Напоминаю, что тензор плотности потока импульса жидкости равен $\Pi_{ik}=p\delta_{ik}+\rho v_i v_k$ и в нем кроме члена, зависящего от скорости есть член, пропорциональный давлению. В стационарном режиме для идеальной жидкости, обтекающей крыло, остается только этот член.
В статике (при отсутствии потоков жидкости) этот член - это именно архимедова сила. Аэростат, да, использует её для полёта, но он легче воздуха, поэтому, он может поднять дополнительный груз. Но самолёт тяжелее воздуха, его архимедова сила не вытягивает.

В стационарном полёте, да, на поверхности обшивки остаётся только это давление, так как потоки воздуха на поверхности металла равны нулю. И именно оно поднимает самолёт. Но само отклонение этого давления от статического (а, значит, отклонение подъёмной силы от архимедовой) объясняется исключительно наличием потоков воздуха. Это хоть и стационарная, но газодинамика. И без отбрасывания воздушного потока позади самолёта вниз нужную подъёмную силу получить не удастся. Импульс силы тяжести нужно куда-то девать.

-- 17.11.2019, 22:00 --

Dmitriy40 в сообщении #1426474 писал(а):
И да, я их разделяю, потому что подъёмная сила может создаваться и при нулевом угле атаки, при котором вроде бы отбрасывания потока вниз (и соответственно реактивной составляющей) не будет.
Нулевой угол атаки - это вещь условная для дозвуковых профилей крыльев с выпуклостью вверх. У этих профилей крыльев нулевая подъёмная сила (и отсутствие отбрасывания вниз потока) происходит при небольшом отрицательном угле атаки.

Колмогоровский масштаб для обычной турбулентности в атмосфере составляет несколько миллиметров. Бестурбулентная свободная атмосфера - это чудеса. Её не бывает.

В любом случае, главный вихрь, обтекающий профиль крыла, который виден на фотографии ТС, выложенной в топике ранее - это ещё не турбулентность, а упорядоченное движение воздуха, непосредственно создающее подъёмную силу. Турбулентность с непредсказуемыми пульсациями скоростей воздуха возникает, когда этот вихрь распадается позади самолёта, сойдя с концов крыльев. При обтекании крыла самолёта первоначально пограничный слой ламинарный, пготом на некотором расстоянии от кромки крыла он турбуляризируется. Это турбулентность другого масштаба по сравнению с вихрем вокруг крыла, созхдающим подъёмную силу..

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 01:15 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
4733
ФТИ им. Иоффе СПб
realeugene в сообщении #1426478 писал(а):
И без отбрасывания воздушного потока позади самолёта вниз нужную подъёмную силу получить не удастся.
Очень хотелось заставить Вас этот тезис доказать, но удержусь. Вместо этого - вот вам картинка обтекания Магнусовского цилиндра (линии тока, задача решается точно) вблизи
Вложение:
magnus1.png
magnus1.png [ 11.64 Кб | Просмотров: 3054 ]
(внутрь единичного круга смотреть не надо - мне лень было почистить внутренность). И вдали
Вложение:
magnus2.png
magnus2.png [ 3.6 Кб | Просмотров: 3054 ]
Где, скажите, отбрасывание воздушного потока вниз?

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 02:01 


27/08/16
8647
amon в сообщении #1426501 писал(а):
Где, скажите, отбрасывание воздушного потока вниз?
Вы, действительно, думаете, что если проинтегрировать поток импульса, переносимого потоком, по внешней границе любого полуквадрата, не важно, левого или правого, у вас получится что-либо отличное от половины силы, действующей на цилиндр?

На самом деле, из точного решения для цилиндра должны следовать две интересные функции на плоскости: переносимого потоком вертикального импульса через вертикальные границы и статического давления в потоке. Вещи связанные друг с другом.

UPD: При каких именно условиях на бесконечности получено это решение? Можно ссылку на его первоисточник?

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 11:15 
Заслуженный участник


07/07/09
5401
https://www.youtube.com/watch?time_cont ... e=emb_logo
С минуты до полутора минут видно , как струя дыма "прилипает" к вращающемуся шару и увлекается им в поперечном направлении. Шар смещается в противоположную сторону.

Эксперимент выглядит подправленным, но суть он поясняет . Вращение шара отбрасывает воздух в сторону, сам шар летит в другую.

Здесь похоже на реальность https://upload.wikimedia.org/wikipedia/ ... anette.gif

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 12:32 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
4733
ФТИ им. Иоффе СПб
realeugene в сообщении #1426507 писал(а):
При каких именно условиях на бесконечности получено это решение? Можно ссылку на его первоисточник?
Рассматривается потенциальное обтекание цилиндра. Комплексный потенциал скорости для единичного вращающегося цилиндра равен$$f(z)=z+\frac{1}{z}+\frac{i\Gamma}{2\pi}\ln z\quad\Gamma=4\pi\sin\theta.$$ Компоненты скорости равны градиенту вещественной части потенциала, а линии тока это линии уровня мнимой части. Написано это, например, у Лаврентеьва "Конформные отображения с приложениями к некоторым вопросам механики." Скорость на бесконечности при этом равна единице и направлена вдоль оси $X.$ Обычно приводится картинка, аналогичная моему первому рисунку, которая создает иллюзию того, что поток меняет направление.

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 12:55 


30/01/18
496
amon в сообщении #1426501 писал(а):
Где, скажите, отбрасывание воздушного потока вниз?
Картинки с большим масштабом это не аргумент. Возможно там есть незначительное и незаметное на графике в таком масштабе поворачивание воздушного потока.

Например: функция $\frac{1}{x}$ на графиках при больших $x$ почти горизонтальна, но это не значит что она там не убывает монотонно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 13:05 
Заслуженный участник
Аватара пользователя


04/09/14
4733
ФТИ им. Иоффе СПб
rascas в сообщении #1426548 писал(а):
Картинки с большим масштабом это не аргумент.
Я привел Вам точную формулу и объяснил как из нее извлекать скорости. Найдите в ней реактивную силу, и я тут же с Вами соглашусь, остальное - бла, бла.

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 14:34 


27/08/16
8647
amon в сообщении #1426546 писал(а):
Написано это, например, у Лаврентеьва "Конформные отображения с приложениями к некоторым вопросам механики.
А, ну да, конечно же, конформные отображения для решения задач течения идеальной жидкости. На бесконечности получается что получается. Течение там в пределе, конечно, плоское, но чтобы увидеть асимптотики, нужно начинать всё дифференцировать. Без дифференцирования и анализа асимптотик вертикальной скорости и статического давления в потоке ничего про механизм переноса импульса по второму графику сказать нельзя: если, например, вертикальная скрость в потоке уменьшается как $\frac 1 {|x|}$, то переносимый потоком реактивный импульс будет на бесконечности константным, отклонение линий тока от их первоначального вертикального положения будет расходиться логарифмически, и на втором графике будут горизонтальные линии.

Но не подсчёт ли это количества ангелов на кончике иглы?

PS Не напомните, что в формуле из Лавреньтева означает $\theta$?

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 15:54 


31/07/14
671
Я понял, но не врубился.
Интересно сравнить с крылом ветряка

Изображение

Изображение

В случае самолёта, очевидно, важно достичь не только достаточной подъёмной силы, но и минимального сопротивления движению. Для ветряка важно только первое. Глядя на конструкцию ветряка можно придти к идее, что угол атаки тоже имеет значение.

Вообще, как-то удивляет свободное применение принципа относительности в этой ситуации.
Действительно ли можно приравнять нахождение крыла в потоке к его движению в неподвижной среде?

Один интересный пост - "Осторожно: уравнение Бернулли!"
http://igorivanov.blogspot.com/2006/03/ ... st_25.html
Цитата:
Ну и отдельный класс неправильных интерпретаций уравения Бернулли связан с отрывом течения. В частности, широко распространено неправильное объяснения подъемной силы крыла из-за перепада скоростей. Подчеркну -- это неправильное объяснение.

Правильное он там, к сожалению, не привёл.

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 16:08 


27/08/16
8647
chislo_avogadro в сообщении #1426587 писал(а):
В случае самолёта, очевидно, важно достичь не только достаточной подъёмной силы, но и минимального сопротивления движению. Для ветряка важно только первое.
Странное заявление. Цель ветряка - выжать максимальный КПД. Для максимизации КПД нужно минимизировать сопротивление движению лопастей ветряка.

-- 18.11.2019, 16:17 --

realeugene в сообщении #1426570 писал(а):
Без дифференцирования и анализа асимптотик вертикальной скорости и статического давления в потоке ничего про механизм переноса импульса по второму графику сказать нельзя: если, например, вертикальная скрость в потоке уменьшается как $\frac 1 {|x|}$, то переносимый потоком реактивный импульс будет на бесконечности константным, отклонение линий тока от их первоначального вертикального положения будет расходиться логарифмически, и на втором графике будут горизонтальные линии.
А именно это и происходит: поток, обтекающий вращающийся цилиндр, является суммой двух потоков: потенциального симметричного и вращающегося с постоянной циркуляцией. http://storage13.fermer.ru/2011/10/126438/prandtl.pdf И то же самое будет для любого крыла, так как в идеальной жидкости циркуляция сохраняется. Т. е. поток в бесконечности должен переносить, как минимум, постоянную часть импульса крыла за счёт реактивной силы. Переносит ли он так весь импульс - возможно.

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 16:36 
Заслуженный участник


07/07/09
5401
Есть картинка с пояснением: http://parakub.d-n-t.ru/Aerodyn.htm
Изображение
Цитата:
Если мяч не вращается, то воздух обтекает его симметрично. Условные струйки воздуха 1 и 2 обходят его сверху, а 3 и 4 снизу. Аэродинамическая сила R направлена вдоль набегающего потока.
Если мяч начинает вращаться, то картина его обтекания меняется. Так как на поверхности тела скорость воздуха относительно тела равна нулю (I), то струйка 3, при приближении к вращающейся поверхности мяча как бы 'захватывается' ею, 'прилипает' к ней и начинает обходить мяч сверху. Обтекание мяча становится НЕСИММЕТРИЧНЫМ.
Далее все происходит, как на крыле с несимметричным профилем. Струйка 3 бежит 'дальней дорогой', струйка 4 - 'ближней'. Струйка 3 бежит быстрее. Над мячом возникает разряжение. У R появляется боковая составляющая направленная, в данном случае, вверх.


Вторая картинка не правильная. Три верхних струи пересилят одну нижнюю, имеющую меньшую скорость. Поток пойдет не направо, а направо/ вниз. Но это вроде бы и неважно, потому что поток взаимодействовал с шаром, когда огибал его сверху, а после отрыва от шара уже не имеет значения, куда направлен поток.

Дело в том, что и пониженное давление Бернулли, и реактивный импульс отдачи формировались и действовали, когда верхние струи огибали шар. Имеет ли значение, какую из этих причин принять во внимание?

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 16:40 


27/08/16
8647
Xey в сообщении #1426597 писал(а):
Имеет ли значение, какую из этих причин принять во внимание?
На поверхности цилиндра нет перпендикулярного поверхности движения жидкости, следвательно, на ней нет и реактивного потока импульса. На бесконечности реактивный поток импульса есть. Значит, нужно "причины" принимать во внимание одновременно.

С другой стороны, отклонение давления от статики в вертикальном сечении через ось цилиндра, тоже, на большом расстоянии обратно пропорционально расстоянию от оси, и ширина этой шапочки давления пропорциональна расстоянию от оси, т. е., импульс, переносимый давлением, тоже, должен стремиться к конечному пределу на бесконечности. Как бы не оказалось, что импульс в асимптотике делится поровну между импульсом давления и реактивным. :)

Или, ещё хуже. При интегрировании по бесконечной плоскости со смещением от оси цилиндра будет получаться, что через вертикальные плоскости переносит весь вертикальный импульс реактивный поток, а через горизонтальные - давление. По крайней мере, растягивание прямоугольника в бесконечность по вертикали или горизонтали приводит именно к этому результату из-за постоянства ширины второй стороны. :mrgreen:

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 20:02 
Аватара пользователя


07/03/16

3167
Вращения - это круто, но не очень интересно.

Интереснее другая задача - мы аккуратно проектируем профиль крыла таким образом, чтобы увеличение давления снизу крыла в точности равнялось снижению давления сверху крыла.
Очевидно, что на крыло будет действовать сила, направленная вверх (против силы тяжести) и очевидно, что позади крыла соединяются области повышенного и пониженного давления, и поскольку они одинаково отличались от среднего, они не вызовут потоков воздуха, а только локальные колебания и завихрения.
С импульсом полный порядок, так как самолет его не меняет (летит горизонтально), как и воздух (не образует струй).

 Профиль  
                  
 
 Re: Подьемная сила крыла
Сообщение18.11.2019, 20:33 


27/08/16
8647
Emergency в сообщении #1426640 писал(а):
С импульсом полный порядок, так как самолет его не меняет (летит горизонтально)
Нет, вы так и не поняли, о каком именно импульсе идёт речь. И в описанной вами схеме произойдёт срыв потока с верхней поверхности крыла, и самолёт свалится как камень в штопор.

 Профиль  
                  
Показать сообщения за:  Поле сортировки  
Начать новую тему Ответить на тему  [ Сообщений: 118 ]  На страницу Пред.  1 ... 3, 4, 5, 6, 7, 8  След.

Модераторы: photon, profrotter, Парджеттер, Супермодераторы



Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей


Вы не можете начинать темы
Вы не можете отвечать на сообщения
Вы не можете редактировать свои сообщения
Вы не можете удалять свои сообщения
Вы не можете добавлять вложения

Найти:
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group