Эффект Коанды

редактировать
Тенденция струи жидкости оставаться прикрепленной к выпуклой поверхности Вращающийся мяч для пинг-понга удерживается в диагональном потоке воздух за счет эффекта Коанды. Мяч «прилипает» к нижней стороне воздушного потока, что не дает ему упасть. Струя в целом удерживает мяч на некотором расстоянии от выхлопной струи, а сила тяжести не позволяет ему улететь.

Эффект Коанды (или ) - это тенденция струи жидкости оставаться прикрепленной к выпуклой поверхности. Он назван в честь румынского изобретателя Анри Коанды, который описал его как «тенденцию струи жидкости, выходящей из отверстия, следовать за прилегающей плоской или изогнутой поверхностью и увлекать жидкость из

Коанда был первым, кто осознал практическое применение этого явления в конструкции самолетов.

Содержание
  • 1 Discovery
  • 2 Механизм
  • 3 Условия существования
    • 3.1 Стенная струя
    • 3.2 Свободная струя
  • 4 Области применения
  • 5 Практическая демонстрация
  • 6 Вызванные проблемы
  • 7 См. Также
  • 8 Ссылки
  • 9 Внешние ссылки
Discovery

Раннее описание этого явления было дано Томасом Янгом в лекции, прочитанной Королевскому обществу в 1800 году:

Давление, которое толкает пламя свечи навстречу потоку воздуха из паяльной трубы, вероятно, в точности аналогично тому давлению, которое облегчает перегибание потока воздуха возле препятствия. Отметьте ямочку, которую тонкая струя воздуха создает на поверхности воды. Приведите выпуклое тело в контакт со стороной ручья, и место ямочки сразу же покажет, что течение отклоняется к телу; и если тело будет свободно двигаться во всех направлениях, оно будет стремиться к течению...

Спустя сто лет Анри Коанда определил применение этого эффекта во время экспериментов с его Coandă-1910 Самолет, на котором установлен необычный двигатель собственной разработки. Турбина с приводом от двигателя выталкивала горячий воздух назад, и Коанда заметил, что поток воздуха притягивается к близлежащим поверхностям. В 1934 г. Коанда получил патент в Франции на «способ и устройство для преобразования одной жидкости в другую». Эффект был описан как «отклонение плоской струи жидкости, которая проникает в другую жидкость вблизи выпуклой стенки». Первыми официальными документами, в которых явно упоминается эффект Коанды, были два патента 1936 года Анри Коанды. Это название было принято ведущим специалистом по аэродинамике Теодором фон Карманом, у которого с Коандой были давние научные отношения по проблемам аэродинамики.

Механизм
Диаграммы, иллюстрирующие механизм, ответственный за эффект Коанды Схема типового двигателя, который использует эффект Коанды для создания подъемной силы (или движения вперед, если он наклонен на 90 ° на бок). Двигатель имеет форму пули или перевернутой чаши, при этом жидкость выходит горизонтально из круглой щели в верхней части пули. Небольшая ступенька на нижнем крае щели гарантирует, что вихрь низкого давления развивается непосредственно ниже точки, где жидкость выходит из щели (см. Диаграмма 5 ). С этого момента эффект Коанды заставляет слой жидкости цепляться за изогнутую внешнюю поверхность двигателя. Увлечение окружающей среды потоком, текущим по пуле, вызывает область низкого давления над пулей (Диаграммы 1–5 ). Это вместе с окружающим («высоким») давлением под пулей вызывает подъемную силу или, если установлена ​​горизонтально, движение вперед в направлении вершины пули.

Свободная струя воздуха увлекает молекулы воздуха из ее тела. непосредственное окружение, вызывающее осесимметричную «трубу» или «гильзу» низкого давления вокруг струи (см. диаграмму 1 ). Результирующие силы от этой трубки низкого давления в конечном итоге уравновешивают любую нестабильность перпендикулярного потока, что стабилизирует струю по прямой. Однако, если твердая поверхность расположена близко и приблизительно параллельно струе (Диаграмма 2 ), то увлечение (и, следовательно, удаление) воздуха между твердой поверхностью и струей вызывает уменьшение количества воздуха. давление на той стороне струи, которое не может быть сбалансировано так быстро, как в области низкого давления на «открытой» стороне струи. Разница давлений в струе заставляет струю отклоняться к ближайшей поверхности, а затем прилипать к ней (Диаграмма 3 ). Струя даже лучше прилегает к изогнутым поверхностям (Диаграмма 4 ), потому что каждое (бесконечно малое) инкрементное изменение направления поверхности вызывает эффекты, описанные для начального изгиба струи по направлению к поверхности. Если поверхность не слишком сильно изогнута, струя при определенных обстоятельствах может прилипать к поверхности даже после обтекания на 180 ° цилиндрически изогнутой поверхности и, таким образом, двигаться в направлении, противоположном ее первоначальному направлению. Силы, вызывающие эти изменения направления потока струи, вызывают равную и противоположную силу на поверхности, вдоль которой течет струя. Эти силы, индуцированные эффектом Коанды, могут использоваться для создания подъемной силы и других форм движения, в зависимости от ориентации струи и поверхности, к которой она прилипает. Небольшая «губа» на поверхности в точке, где струя начинает течь по этой поверхности (Диаграмма 5 ), усиливает начальное отклонение направления потока струи, и впоследствии она прилипает к поверхности. Это происходит из-за того, что за выступом формируется вихрь низкого давления, способствующий падению струи к поверхности.

Эффект Коанды может быть вызван в любой жидкости, и поэтому он одинаково эффективен в воде и в воде. воздух.

Условия существования

Ранние источники предоставляют информацию, как теоретическую, так и экспериментальную, необходимую для получения путем сравнения подробного объяснения эффекта Коанды и его пределов. Эффект Коанды может возникать вдоль изогнутой стенки как в свободной, так и в пристенной струе.

На левом изображении в предыдущем разделе: «Механизм эффекта Коанда», эффект, описанный в терминах Т. Янга как «боковое давление, которое облегчает перегиб потока воздуха вблизи препятствие », представляет собой свободную струю, выходящую из отверстия и препятствие в окружающей среде. Он включает в себя тенденцию свободной струи, выходящей из отверстия, увлекать жидкость из окружающей среды, ограниченной с ограниченным доступом, без развития какой-либо области более низкого давления, когда в окружающей среде нет препятствий, как в случае на противоположной стороне, где происходит турбулентное перемешивание происходит при атмосферном давлении.

На правом изображении эффект возникает вдоль изогнутой стены в виде струи на стене. Изображение справа представляет собой двухмерную стенку струи между двумя параллельными плоскими стенками, где «препятствие» представляет собой четвертьцилиндрическую часть, следующую за плоским горизонтальным прямоугольным отверстием, так что никакая жидкость не уносится из окружающей среды вдоль стены. но только с противоположной стороны при турбулентном перемешивании с окружающим воздухом.

Стенная струя

Чтобы сравнить эксперимент с теоретической моделью, мы сначала обратимся к двумерной плоской пристенной струи шириной h вдоль круглой стенки радиуса r. Стеночная струя следует за плоской горизонтальной стенкой, скажем, бесконечного радиуса, или, точнее, радиуса которой является радиус Земли без разделения, потому что давление на поверхности, а также внешнее давление в зоне смешения везде равно атмосферному давлению и границе слой не отделяется от стены.

Измерения поверхностного давления вдоль изогнутой по кругу стенки радиусом r = 12 см, отклоняющей турбулентную струю воздуха (число Рейнольдса = 10) шириной h. Давление начинает падать до начала струи из-за локальных эффектов в точке выхода воздуха из сопла, создающего струю. Если отношение h / r (отношение ширины струи к радиусу кривизны стенки) меньше 0,5, наблюдается истинный эффект Коанды, при этом давление на стенку вдоль изогнутой стенки остается на этом низком уровне (суб- давление окружающей среды) до тех пор, пока струя не достигнет конца стены (когда давление быстро вернется к давлению окружающей среды). Если соотношение h / r больше 0,5, в источнике струи возникают только локальные эффекты, после чего струя сразу отделяется от стенки, и эффект Коанды отсутствует. Эксперименты М. Кадоша и Дж. Лерманна в лаборатории М. Кадоша, SNECMA.

При гораздо меньшем радиусе (12 сантиметров на изображении справа) возникает поперечная разница между давлением на внешней и поверхностной поверхности струи, создавая градиент давления в зависимости от h / r, относительной кривизны. Этот градиент давления может появиться в зоне до и после начала струи, где она постепенно возникает, и исчезнуть в точке, где пограничный слой струи отделяется от стенки, где давление на стенке достигает атмосферного давления (а поперечный градиент становится равным нулю.).

Эксперименты, проведенные в 1956 году с турбулентными воздушными струями при числе Рейнольдса 10 при различной ширине струи (h), показывают давления, измеренные вдоль стенки с круговой кривизной (радиус r) на нескольких горизонтальных расстояниях от источника струи (см. диаграмму справа).

Выше критического отношения h / r 0,5 видны только локальные эффекты в источнике струи, распространяющиеся под небольшим углом 18 ° по изогнутой стене. Затем струя сразу отделяется от изогнутой стенки. Таким образом, здесь не наблюдается эффекта Коанды, а наблюдается только локальное прикрепление: давление меньше атмосферного появляется на стене на расстоянии, соответствующем небольшому углу 9 °, за которым следует такой же угол 9 °, где это давление увеличивается до атмосферное давление на отрыве пограничного слоя с учетом этого положительного продольного градиента. Однако, если соотношение h / r меньше критического значения 0,5, давление ниже окружающего, измеренное на стене, видимой в источнике струи, продолжается вдоль стены (до конца стены - см. Диаграмму справа).. Это «настоящий эффект Коанды», поскольку струя цепляется за стенку «при почти постоянном давлении», как в обычной пристенной струе.

Расчет, сделанный Вудсом в 1954 году для невязкого потока вдоль круглой стены, показывает, что невязкое решение существует с любой кривизной h / r и любым заданным углом отклонения вплоть до точки разделения на стена, где появляется особая точка с бесконечным наклоном кривой поверхностного давления.

Распределение давления вдоль круглой стенки пристенной струи

Если ввести в расчет угол при разделении, найденный в предыдущих экспериментах для каждого значения относительной кривизны h / r, изображение здесь было получено недавно и показывает инерционный эффекты, представленные невязким раствором: расчетное поле давления аналогично экспериментальному, описанному выше, вне сопла. Искривление потока вызвано исключительно поперечным градиентом давления, как описано Т. Янгом. Тогда вязкость создает только пограничный слой вдоль стенки и турбулентное перемешивание с окружающим воздухом, как в обычной пристенной струе, за исключением того, что этот пограничный слой отделяется под действием разницы между конечным давлением окружающей среды и меньшим поверхностным давлением вдоль стенки. Согласно Ван Дайку, цитируемому в статье Подъем (сила) Википедии, §10.3, вывод его уравнения (4c) также показывает, что вклад вязкого напряжения в поворот потока незначителен.

Альтернативный способ - вычислить угол отклонения, при котором пограничный слой, находящийся под действием невязкого поля давления, отделяется. Был опробован грубый расчет, который дает угол разделения как функцию h / r и числа Рейнольдса: результаты отображаются на изображении, например, 54 ° вычислено вместо 60 °, измеренных для h / r = 0,25. Было бы желательно больше экспериментов и более точный расчет пограничного слоя.

Другие эксперименты, проведенные в 2004 году со стенкой струи вдоль круглой стенки, показывают, что эффект Коанды не возникает в ламинарном потоке, а критические отношения h / r для малых чисел Рейнольдса намного выше. меньше, чем для турбулентного потока. до h / r = 0,14, если Re = 500, и до h / r = 0,05, если Re = 100.

Свободная струя

L. С. Вудс также произвел расчет невязкого двумерного потока свободной струи шириной h, отклоненной вокруг круглой цилиндрической поверхности радиуса r, между первым контактом A и разделением в точке B, включая угол отклонения θ. И снова решение существует для любого значения относительной кривизны h / r и угла θ. Более того, в случае свободной струи уравнение может быть решено в замкнутой форме, давая распределение скорости вдоль круглой стенки. Затем рассчитывается распределение приземного давления с использованием уравнения Бернулли. Отметим p a давление, v a скорость вдоль свободной линии тока при атмосферном давлении, а γ - угол вдоль стенки, который равен нулю в A и θ в B. Тогда скорость v будет равна:

vva = exp ⁡ [2 h π r tan - 1 ⁡ ([sinh 2 ⁡ (π θ r 4 h) - ch 2 ⁡ (π θ r 4 h) tanh 2 ⁡ (π γ р 4 час)] 1/2)] {\ displaystyle {\ frac {v} {v_ {a}}} = \ exp {\ bigg [} {2h \ over \ pi r} \ tan ^ { -1} {\ bigg (} {\ big [} {\ sinh ^ {2} ({\ pi \ theta r \ over 4h}) - \ cosh ^ {2} ({\ pi \ theta r \ over 4h}) \ tanh ^ {2} ({\ pi \ gamma r \ over 4h})} {\ big]} ^ {1/2} {\ bigg)} {\ bigg]}}{\ displaystyle {\ frac {v} {v_ {a}}} = \ exp {\ bigg [} {2h \ over \ pi r} \ tan ^ {- 1} {\ bigg (} {\ big [} {\ sinh ^ {2} ({\ pi \ theta r \ over 4h}) - \ cosh ^ {2} ({\ pi \ theta r \ over 4h}) \ tanh ^ {2} ( {\ pi \ gamma r \ over 4h})} {\ big]} ^ {1/2} {\ bigg)} {\ bigg]}}

Изображение поверхности Распределение давления струи вокруг цилиндрической поверхности с использованием тех же значений относительной кривизны h / r и того же угла θ, что и найденные для пристенной струи, представленные на изображении справа здесь, было установлено: его можно найти в ссылке (15) с. 104, и оба изображения очень похожи: эффект Коанды для свободной струи инерционен, так же как эффект Коанда для пристенной струи. Однако экспериментальные измерения соответствующего распределения поверхностного давления неизвестны.

Эксперименты Бурка и Ньюмана в 1959 году, касающиеся присоединения двумерной турбулентной струи к смещенной параллельной пластине после включения разделительного пузыря, в котором находится вихрь низкого давления (как на изображении 5 в предыдущем разделе), а также для двумерной струи, за которой следует одна плоская пластина, наклоненная под углом вместо изогнутой по кругу стенки на диаграмме справа здесь, описывающей опыт пристенной струи: струя отделяется от пластины, затем изгибается в сторону пластина, когда окружающая жидкость уносится и давление понижается, и в конечном итоге снова присоединяется к ней, образуя разделительный пузырь. Жиклер остается свободным, если угол больше 62 °.

В этом последнем случае, который представляет собой геометрию, предложенную Коандой, заявитель изобретателя состоит в том, что количество жидкости, увлекаемой струей из окружающей среды, увеличивается, когда струя отклоняется, и эта особенность используется для улучшения продувка двигателей внутреннего сгорания и увеличение максимального коэффициента подъемной силы крыла, как указано в приложениях ниже.

Распределение поверхностного давления, а также расстояние повторного присоединения были должным образом измерены в обоих случаях, и были разработаны две приблизительные теории для среднего давления внутри разделительного пузыря, положения повторного присоединения и увеличения объемного расхода. от отверстия: согласие с экспериментом удовлетворительное.

Приложения

Эффект Коанды имеет важное применение в различных устройствах большой подъемной силы на самолетах, где воздух, движущийся над крылом, можно «наклонить» к земле с помощью закрылки и струйный лист обдувают криволинейную поверхность верхней части крыла. Искривление потока приводит к аэродинамической подъемной силе. Поток от высокоскоростного реактивного двигателя, установленного в гондоле над крылом, создает повышенную подъемную силу за счет значительного увеличения градиента скорости в сдвиговом потоке в пограничном слое.. В этом градиенте скорости частицы уносятся от поверхности, тем самым понижая там давление. Внимательно следя за работой Коанды по применению его исследований, и, в частности, за работой над его «Aerodina Lenticulară» Джон Фрост из Avro Canada также потратил много времени на изучение эффекта, что привело к на серию «вывернутых наизнанку» воздушных судов на воздушной подушке, из которых воздух выходил по кольцу вокруг внешней стороны самолета и направлялся путем «прикрепления» к подобному закрылку кольцу.

Первый Avrocar готовится на заводе Avro в 1958 году.

Это отличается от традиционной конструкции судна на воздушной подушке, в которой воздух выдувается в центральную зону, камеру, и направляется вниз с помощью ткани. "юбка." Был построен только один из проектов Фроста, Avrocar.

VZ-9 AV Avrocar (часто обозначаемый как VZ-9 ) был канадским вертикальным. взлетно-посадочный (VTOL) самолет, разработанный Avro Aircraft Ltd. в рамках секретного военного проекта Соединенных Штатов, реализованного в первые годы холодной войны. Avrocar намеревался использовать эффект Коанды для обеспечения подъемной силы и тяги от одного «турбореактивного двигателя», выдувающего выхлоп за обод дискообразного самолета, чтобы обеспечить ожидаемые характеристики, подобные VTOL. В воздухе он напоминал бы летающую тарелку. Два прототипа были построены в качестве испытательных машин "для проверки концепции" для более продвинутой модели США. Истребитель ВВС, а также США. Армия тактический боевой самолет.

Авро 1956 проект 1794 для американских военных разработал крупномасштабную летающую тарелку, основанную на эффекте Коанды и предназначенную для достижения скорости от 3 до 3 Маха. Mach 4. Проектные документы оставались засекреченными до 2012 года.

Эффект также был реализован во время США. Проект AMST ВВС. Несколько самолетов, в частности Boeing YC-14 (первый современный тип, использующий этот эффект), тихий ближнемагистральный исследовательский самолет НАСА и Исследовательский самолет Asuka Национальной аэрокосмической лаборатории Японии был построен, чтобы воспользоваться этим эффектом, установив турбовентиляторные двигатели на верхнюю часть крыльев для обеспечения высокой скорости. в воздухе даже на малых скоростях полета, но на сегодняшний день в производство запущен только один самолет, в значительной степени использующий эту систему, Антонов Ан-72 «Уголь». Летающая лодка Shin Meiwa US-1A использует аналогичную систему, только она направляет промывку четырех турбовинтовых двигателей через верхнюю часть крыла для создания подъемной силы на малой скорости. Что еще более уникально, он включает в себя пятый турбовальный двигатель внутри центральной секции крыла исключительно для подачи воздуха на мощные закрылки. Добавление этих двух систем дает самолету впечатляющие возможности КВП.

Двигатель Коанды (позиции 3,6–8) заменяет хвостовой винт в вертолете NOTAR. 1 Воздухозаборник 2 Вентилятор с переменным шагом 3 Хвостовая балка со слотами Коанда 4 Вертикальные стабилизаторы 5 Прямое реактивное подруливающее устройство 6 Downwash 7 Поперечное сечение хвостовой балки с контролем циркуляции 8 Подъемная сила против крутящего момента Изображение самолета Blackburn Buccaneer. Выдувные предкрылки, видимые на передней кромке и крыле, и задней кромке закрылков выделены. Эти аэродинамические характеристики способствуют воздушному потоку Коанды над крылом Схема использования предкрылков и закрылков для увеличения максимального коэффициента подъемной силы аэродинамического крыла. Дополнительный коэффициент подъемной силы вызван эффектом Коанды, когда воздух отклоняется через отверстия в крыльях, вызванных выдвинутыми предкрылками и закрылками. Удлиненные предкрылки и закрылки используются на коммерческих самолетах при посадке и взлете; но также используются для большого эффекта на истребителях, позволяя при необходимости снижать скорость полета. Это не инженерный рисунок, а несколько увеличенная диаграмма, чтобы подчеркнуть основные моменты. C-17 Globemaster III использует эффект Коанды так же, как Blackburn Buccaneer (изображено справа), но с дополнительным использованием выхлопных газов двигателей над верхними поверхностями крыльев для создания подъемной силы для комфортной езды на малых скоростях полета

McDonnell Douglas YC-15 и его преемник, Boeing C-17 Globemaster III, также используют этот эффект. Вертолет NOTAR заменяет обычный хвостовой винт пропеллер хвостовым оперением с эффектом Коанды (диаграмма слева).

Вехой на пути к лучшему пониманию эффекта Коанды явилась обширная научная литература, подготовленная проектом ACHEON EU FP7. В этом проекте использовалось определенное симметричное сопло для эффективного моделирования эффекта Коанды и определялись инновационные конфигурации самолетов КВП на основе этого эффекта. Эта деятельность была расширена Драганом в секторе турбомашин, с целью лучшей оптимизации формы вращающихся лопастей в рамках работы Румынского исследовательского центра Комоти по турбомашиностроению.

Важное практическое использование эффекта Коанды - для наклонных гидроэнергетика экраны, которые отделяют мусор, рыбу и т. Д. Во входном потоке к турбинам. Из-за наклона мусор падает с экранов без механической очистки, а из-за проводов экрана, оптимизирующих эффект Коанды, вода протекает через экран к затворам, по которым вода поступает к турбинам.

Эффект Коанды используется в двойных дозаторах жидкости в омывателях лобового стекла автомобилей.

Принцип работы колебательных расходомеров также основан на феномене Коанды. Поступающая жидкость попадает в камеру, содержащую два «острова». Из-за эффекта Коанды основной поток разделяется и проходит под одним из островов. Затем этот поток возвращается в основной поток, заставляя его снова разделяться, но в направлении второго острова. Этот процесс повторяется до тех пор, пока жидкость циркулирует в камере, что приводит к автоколебаниям, которые прямо пропорциональны скорости жидкости и, следовательно, объему вещества, протекающего через расходомер. Датчик улавливает частоту этого колебания и преобразует его в аналоговый сигнал, дающий проходящий объем.

В кондиционировании воздуха эффект Коанды используется для увеличения мощности потолочного монтажа диффузор. Поскольку эффект Коанды заставляет воздух, выходящий из диффузора, «прилипать» к потолку, он проходит дальше, прежде чем опускаться, с той же скоростью выброса, чем если бы диффузор был установлен на открытом воздухе, без соседнего потолка. Более низкая скорость нагнетания означает более низкий уровень шума и, в случае систем кондиционирования с переменным расходом воздуха (VAV), допускает больший диапазон изменения. и то, что присутствует большая длина контакта с потолком, демонстрирует больший эффект Коанды.

В сердечно-сосудистой медицине эффект Коанды учитывает отдельные потоки крови в правом правом предсердии плода. Это также объясняет, почему эксцентрические форсунки митральной регургитации притягиваются и рассеиваются вдоль смежных поверхностей стенки левого предсердия (так называемые «форсунки, прилегающие к стенке», как видно на эхокардиографическом допросе с цветным допплером). Это имеет клиническое значение, потому что визуальная область (и, следовательно, серьезность) этих эксцентричных сопел, прилегающих к стенкам, часто недооценивается по сравнению с более очевидными центральными соплами. В этих случаях для количественной оценки тяжести митральной регургитации.

предпочтительны волюметрические методы, такие как метод проксимальной изоворотной поверхности (PISA). В медицине эффект Коанды используется в аппаратах ИВЛ.

метеорология, теория эффекта Коанды также применялась к некоторым воздушным потокам, вытекающим из горных хребтов, таких как Карпаты и Трансильванские Альпы, где воздействие на сельское хозяйство и растительность были отмечены. Кроме того, похоже, что это происходит в долине Роны во Франции и около Большой дельты на Аляске.

В гонках Формулы-1, Эффект Коанды был использован командами McLaren, Sauber, Ferrari и Lotus после первого введения Адриана Ньюи (Red Bull Team) в 2011 году, чтобы помочь перенаправить выхлопные газы через задний диффузор с целью увеличения прижимной силы на задняя часть машины. Из-за изменений в правилах, установленных FIA с начала сезона 2014 Формулы-1, намерение перенаправить выхлопные газы для использования эффекта Коанды было сведено на нет из-за обязательное требование, согласно которому выхлопная труба автомобиля не должна иметь кузов непосредственно за выходом для использования аэродинамического эффекта.

В fluidics эффект Коанды использовался для создания бистабильных мультивибраторов, где рабочий поток (сжатый воздух) прилипал к той или иной изогнутой стене, а управляющие лучи могли переключать поток между стенками.

Эффект Коанды также используется для смешивания двух разных жидкостей в смесителе эффекта Коанды .

Практическая демонстрация

Эффект Коанды можно продемонстрировать, направив небольшую струю воздуха вверх. под углом над мячом для пинг-понга. Струя притягивается к верхней поверхности шара, изгибаясь вокруг нее, и следует за ней из-за (радиального) ускорения (замедления и поворота) воздуха вокруг шара. При достаточном потоке воздуха это изменение импульса уравновешивается равной и противоположной силой, действующей на мяч, поддерживающим его вес. Эту демонстрацию можно выполнить с помощью фена на самом низком уровне или пылесоса, если выходное отверстие можно прикрепить к трубе и направить вверх под углом.

Распространенным заблуждением является то, что эффект Коанды демонстрируется, когда струя водопроводной воды течет по задней стороне ложки, слегка удерживаемой в ручье, и ложка втягивается в ручей (например, Мэсси в «Механике Жидкости »использует эффект Коанды для объяснения отклонения воды вокруг цилиндра). Хотя поток очень похож на воздушный поток над шариком для пинг-понга выше (если бы можно было видеть воздушный поток), на самом деле причина не в эффекте Коанды. Здесь, поскольку это поток воды в воздух, унос окружающей жидкости (воздуха) в струю (поток воды) невелик. В этой конкретной демонстрации преобладает поверхностное натяжение. (Маклин в «Понимании аэродинамики» утверждает, что отклонение воды «на самом деле демонстрирует молекулярное притяжение и поверхностное натяжение».)

Другой демонстрацией является направление воздушного потока, например, от пылесоса, работающего в обратном направлении, по касательной мимо круглый цилиндр. Корзина для мусора подойдет. Кажется, что воздушный поток «огибает» цилиндр и может быть обнаружен под углом более 180 ° от набегающего потока. При правильных условиях, скорости потока, весе цилиндра, гладкости поверхности, на которой он установлен, цилиндр действительно движется. Обратите внимание, что цилиндр движется не прямо в поток, как можно было бы предположить при неправильном применении эффекта Бернулли, а по диагонали.

Эффект также можно увидеть, поставив банку перед зажженной свечой. Если дуть прямо в банку, воздух огибает ее и гаснет свечу.

Возникшие проблемы

Инженерное использование эффекта Коанды имеет как недостатки, так и преимущества.

В морской силовой установке эффективность гребного винта или подруливающего устройства может быть существенно снижена из-за эффекта Коанды. Сила, создаваемая гребным винтом на судне, зависит от скорости, объема и направления струи воды, выходящей из гребного винта. При определенных условиях (например, когда корабль движется по воде) эффект Коанды изменяет направление струи пропеллера, заставляя ее повторять форму корпуса корабля. Боковое усилие от туннельного двигателя в носовой части корабля быстро уменьшается с поступательной скоростью. Боковая тяга может полностью исчезнуть на скорости выше примерно 3 узлов. Если эффект Коанды применяется к соплам симметричной формы, возникают проблемы с резонансом. Эти проблемы и то, как связаны разные вращения, были подробно проанализированы.

См. Также
Литература
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-15 12:56:42
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте