Фольга (гидромеханика)

редактировать

A фольга представляет собой твердый объект такой формы, что при помещении в движущуюся жидкость под подходящим углом атаки подъем (сила, создаваемая перпендикулярно потоку текучей среды) существенно больше, чем сопротивление (сила, создаваемая параллельно потоку текучей среды). Если текучей средой является газ, фольга называется аэродинамическим профилем или аэродинамическим профилем, а если текучей средой является вода, фольга называется подводным крылом.

Содержание
  • 1 Физика фольги
  • 2 Основные соображения по конструкции
  • 3 Поднятый вес
  • 4 См. Также
  • 5 Ссылки
  • 6 Внешние ссылки
Физика фольги
Линии тока вокруг аэродинамического профиля NACA 0012 при умеренном угле атаки

Крышка создает подъемную силу, прежде всего из-за своей формы и угла атаки. При ориентации под подходящим углом фольга отклоняет набегающую жидкость, в результате чего на фольгу действует сила в направлении, противоположном отклонению. Эту силу можно разделить на две составляющие: подъем и перетаскивание. Это «вращение» жидкости вблизи фольги создает изогнутые линии тока, что приводит к более низкому давлению с одной стороны и более высокому - с другой. Эта разница давлений сопровождается разницей скоростей в соответствии с принципом Бернулли, поэтому для фольги с положительными углами атаки и отличных от плоских пластин, результирующее поле потока вокруг фольги имеет более высокую среднюю скорость на на верхней поверхности, чем на нижней поверхности.

Более подробное описание поля течения дается упрощенными уравнениями Навье-Стокса, применимыми, когда жидкость несжимаема. Однако, поскольку влияние сжимаемости воздуха на низких скоростях незначительно, эти упрощенные уравнения могут использоваться как для аэродинамических профилей, так и для судов на подводных крыльях, если поток жидкости существенно меньше скорости звука (примерно до Маха 0,3).

Основные соображения по конструкции

Вырожденный случай фольги представляет собой простую плоскую пластину. При установке под углом (угол атаки ) к потоку пластина будет отклонять жидкость, проходящую над и под ней, и это отклонение приведет к возникновению подъемной силы на пластине.. Однако, хотя он и создает подъемную силу, он также создает большое сопротивление.

Так как даже простая плоская пластина может создавать подъемную силу, существенным фактором в конструкции крыла является минимизация сопротивления. Примером этого является руль лодки или самолета. При проектировании руля направления ключевым конструктивным фактором является минимизация лобового сопротивления в его нейтральном положении, которое уравновешивается необходимостью создания достаточной подъемной силы, с помощью которой можно поворачивать судно с разумной скоростью.

Другие типы фольги, как природные, так и искусственные, встречающиеся как в воздухе, так и в воде, имеют особенности, которые задерживают или контролируют начало сопротивления, вызванного подъемной силой,, разделение потока и стойло (см. Bird Flight, Fin, Airfoil, Placoid scale, Бугорок, Генератор вихрей, Canard (моноблочный), выдувной клапан, Паз переднего края, Предкрылки передней кромки ), а также вихри Wingtip (см. Winglet ).

Поднимаемый вес
Поднимаемый вес как функция высоты и глубины от 20 км выше до 10 км ниже уровня моря: крылом 100 м по квадрату (соотношение сторон 10: 1) на скорости 10 м / с. Поднимаемый вес как функция высоты и глубины от 10 м над уровнем моря до 5 м ниже уровня моря: крылом размером 100 м по квадрату (соотношение сторон 10: 1) со скоростью 10 м / с.

Поднимаемый вес пропорционален коэффициенту подъемной силы, плотности жидкости, площади крыла и истинной скорости в квадрате. Сравнение поднятого веса в зависимости от высоты и глубины выявляет большие различия примерно в 3000 раз от 11 км над уровнем моря до 10 км ниже уровня моря, разделенные на следующие факторы: ~ 4 между вершиной и уровнем моря, ~ 400 между полетом у земли и глиссированием на воде, ~ 2 между глиссированием на воде и в полностью погруженном состоянии. Самые драматические изменения происходят из-за разных жидкостей и уровней высоты. Самый интересный сектор для обсуждения подъемной силы - близкий к уровню моря: самолет приближается к земле, плиты глиссируют по воде, а суда на подводных крыльях едва погружаются в воду. У них есть одно основное сходство: почти любая форма, если она не слишком толстая, будет работать как (воздушная) фольга и создавать подъемную силу, когда угол атаки находится в правильном диапазоне.

См. Также
Ссылки
Внешние ссылки
Последняя правка сделана 2021-05-20 09:55:50
Содержание доступно по лицензии CC BY-SA 3.0 (если не указано иное).
Обратная связь: support@alphapedia.ru
Соглашение
О проекте