Аэродинамикалык сүйрөө – бул кандайдыр бир нерсенин салыштырмалуу кыймылына карама-каршы келген күч. Бул катуу беттин эки катмарынын ортосунда болушу мүмкүн. Ылдамдыктан дээрлик көз карандысыз кургак сүрүлүү сыяктуу башка каршылык көрсөтүүчү топтомдордон айырмаланып, сүйрөө күчтөрү берилген мааниге баш ийет. Иш-аракеттин акыркы себеби илешкектүү сүрүлүү болсо да, турбуленттүүлүк ага көз каранды эмес. Сүйрөө күчү ламинардык агымдын ылдамдыгына пропорционалдуу.
Түшүнүк
Аэродинамикалык сүйрөө – бул келе жаткан суюктуктун багытында кыймылдуу катуу денеге таасир этүүчү күч. Жакынкы талаанын жакындашуусу боюнча, сүйрөө – бул нерсенин бетине басымдын бөлүштүрүлүшүнөн пайда болгон күчтөрдүн натыйжасы, D символу менен белгиленет. Илешкектүүлүктүн натыйжасы болгон тери сүрүлүүсүнөн улам Де деп белгиленет. Же болбосо, агым талаасынын, күчтүн көз карашынан эсептелгенкаршылык үч табигый кубулуштардын натыйжасында пайда болот: сокку толкундары, куюн катмары жана илешкектүүлүк. Мунун баарын аэродинамикалык сүйрөө таблицасында тапса болот.
Обзор
Дененин бетине таасир этүүчү басымдын бөлүштүрүлүшү чоң күчтөргө таасир этет. Алар, өз кезегинде, жыйынтыктоого болот. Бул маанинин ылдый жагындагы компоненттери денеге таасир этүүчү басымдын бөлүштүрүлүшүнө байланыштуу Drp күчүн түзөт. Бул күчтөрдүн табияты сокку толкунунун эффекттерин, куюн системасын түзүү жана ойготуу механизмдерин айкалыштырат.
Суюктуктун илешкектүүлүгү тартылууга олуттуу таасир этет. Бул компонент жок болгон учурда, унааны жайлатуучу басым күчтөрү арткы бөлүгүндө турган күч менен нейтралдаштырылган жана унааны алдыга түртөт. Бул репрессуризация деп аталат, натыйжада нөл аэродинамикалык каршылык пайда болот. Башкача айтканда, дененин аба агымы боюнча аткарган иши кайра кайтарылат жана калыбына келтирилет, анткени агымдын энергиясын жылуулукка айландыруу үчүн эч кандай сүрүлүү эффекттери жок.
Басымды калыбына келтирүү илешкектүү кыймылда да иштейт. Бирок, бул баалуулук бийликке алып келет. Агымы бөлүнгөн аймактарда, башты калыбына келтирүү натыйжасыз деп эсептелген унааларда бул сүйрөөнүн негизги компоненти.
Сүрүлүү күчү, бул беттеги тангенциалдык күчучак, чек ара катмарынын конфигурациясына жана илешкектүүлүгүнө жараша болот. Аэродинамикалык каршылык, Df, дененин бетинен болжолдонгон саз топтомдорунун ылдыйкы проекциясы катары эсептелет.
Сүрүлүү жана басымга каршылыктын суммасы илешкектүү каршылык деп аталат. Термодинамикалык көз караштан алганда, батпак эффекттери кайра кайтарылгыс кубулуш болуп саналат, демек, алар энтропияны жаратат. Эсептелген илешкек каршылык Dv кайра көтөрүлүү күчүн так болжолдоо үчүн бул маанидеги өзгөртүүлөрдү колдонот.
Бул жерде дагы газ үчүн абанын тыгыздыгынын формуласын берүү керек: РV=m/MRT.
Учак көтөргүчтү чыгарганда, артка кайтаруунун дагы бир компоненти бар. Индукцияланган каршылык, Ди. Ал лифттин өндүрүшүн коштогон куюндук системанын басымынын бөлүштүрүлүшүнүн өзгөрүшүнөн келип чыгат. Альтернативалуу көтөрүү перспективасына аба агымынын импульсундагы өзгөрүүнү эске алуу менен жетишилет. Канат абаны кармап, аны ылдый жылдырууга мажбурлайт. Ушунун натыйжасында көтөрүлгөн канатта бирдей жана карама-каршы сүйрөө күч пайда болот.
Аба агымынын импульсун өзгөртүү тескери маанинин төмөндөшүнө алып келет. Бул колдонулган канатта алдыга аракет кылган күчтүн натыйжасы. Арткы тарапка бирдей, бирок карама-каршы масса таасир этет, бул индукцияланган сүйрөө. Ал учуп же конуу учурунда учак үчүн эң маанилүү компонент болуп калат. Дагы бир сүйрөө объектиси, толкун сүйрөө (Dw) сокку толкундарына байланыштууучуу механикасынын трансоникалык жана үн ылдамдыгында. Бул түрмөктөр чек ара катмарынын өзгөрүшүнө жана дененин бетине басымдын бөлүштүрүлүшүнө себеп болот.
Тарых
Аба (тығыздык формуласы) же башка суюктук аркылуу өткөн кыймылдуу дене каршылыкка туш болот деген ой Аристотелдин доорунан бери эле белгилүү. Луи Чарльз Брегуеттин 1922-жылы жазылган макаласы оптималдаштыруу аркылуу тартылууну азайтуу аракетин баштады. Автор 1920-1930-жылдары бир нече рекорддук учактарды жаратып, өз идеяларын ишке ашырууну уланткан. Людвиг Прандтлдын 1920-жылдагы чек ара катмарынын теориясы сүрүлүүнү минималдаштырууга түрткү берген.
Сер Мелвилл Джонс секвенирлөөнүн дагы бир маанилүү чакырыгын жасады, ал учак конструкциясында секвенирлөөнүн маанилүүлүгүн ынанымдуу көрсөтүү үчүн теориялык түшүнүктөрдү киргизди. 1929-жылы анын Королдук аэронавтика коомуна тартууланган «Жылдуу учак» эмгеги чоң мааниге ээ болгон. Ал "таза" моноплан жана тартыла турган астынкы араба концепциясына алып баруучу, эң аз сүйрөөчү идеалдуу учакты сунуштады.
Джонстун ишинин ошол кездеги дизайнерлерди эң таң калтырган аспектилеринин бири анын чыныгы жана идеалдуу учак үчүн аттын күчү менен ылдамдыгы болгон. Эгер сиз учактын маалымат чекитине карап, аны горизонталдуу түрдө идеалдуу ийри сызыкка экстраполяция кылсаңыз, ошол эле күчтүн натыйжасын жакында көрө аласыз. Джонс өзүнүн презентациясын аяктагандан кийин, угуучулардын биритермодинамикадагы Карно цикли сыяктуу маанилүүлүк деңгээли.
Көтөрүүдөн келип чыккан каршылык
Көтөрүүдөн пайда болгон арткы сокку учактын канаты же фюзеляж сыяктуу үч өлчөмдүү денеде эңкейиштин пайда болушунан келип чыгат. Индукцияланган тормоз негизинен эки компоненттен турат:
- Арткы бургулоолорду жараткандыктан сүйрөңүз.
- Көтөрүү нөлгө барабар болгон кошумча илешкек сүйрөө бар.
Денени көтөрүүнүн натыйжасында пайда болгон агым талаасындагы арткы куюндар лифттин пайда болушунун натыйжасында бир нече түрдүү багытта агып жаткан объекттин үстүндө жана астында абанын турбуленттүү аралашуусунан келип чыгат..
Дене тарабынан түзүлгөн көтөргүч менен бирдей калган башка параметрлер менен эңкейиштен келип чыккан каршылык да жогорулайт. Бул канаттын чабуул бурчу чоңойгон сайын көтөрүү коэффиценти да, артка көтөрүлүү да жогорулайт дегенди билдирет. Станциянын башталышында ыңгайлашкан аэродинамикалык күч, ошондой эле көтөрүүдөн келип чыккан сүйрөө кескин төмөндөйт. Бирок бул маани денеден кийин турбуленттүү кошулбаган агымдын пайда болушуна байланыштуу жогорулайт.
Жалган сүйрөө
Бул катуу нерсенин суюктук аркылуу кыймылынан келип чыккан каршылык. Мите сүйрөө бир нече компоненттерден турат, анын ичинде илешкектүү басымдан улам жана беттин тегиздигинен (теринин сүрүлүүсү) кыймылы бар. Мындан тышкары, салыштырмалуу жакын бир нече органдардын болушу деп аталган себеп болушу мүмкүнкээде терминдин курамдык бөлүгү катары сүрөттөлгөн тоскоолдуктарга каршылык.
Авиацияда индукцияланган артка сокку төмөнкү ылдамдыкта күчтүүрөөк болот, анткени көтөрүүнү кармап туруу үчүн чабуулдун жогорку бурчу талап кылынат. Бирок, ылдамдык жогорулаган сайын, ал азаят, ошондой эле индукцияланган сүйрөө. Бирок суюктук чыгып турган нерселердин тегерегине ылдамыраак агып, сүрүлүүнү күчөткөндүктөн мите сүйрөө күчөйт.
Жогорку ылдамдыкта (трансоник) толкундун сүйрөө жаңы деңгээлге жетет. Бул түртүүнүн ар бири ылдамдыгына жараша башкаларга пропорционалдуу түрдө өзгөрөт. Ошентип, жалпы сүйрөө ийри сызыгы кандайдыр бир аба ылдамдыгында минимумду көрсөтөт - учак оптималдуу эффективдүүлүктө же ага жакын болот. Учкучтар бул ылдамдыкты кыймылдаткыч иштебей калганда чыдамкайлыкты (минималдуу күйүүчү май керектөө) же сүзүү аралыкты жогорулатуу үчүн колдонушат.
Aviation Power Curve
Аба ылдамдыгына жараша паразиттик жана индукцияланган сүйрөөлөрдүн өз ара аракеттенүүсүн мүнөздүү сызык катары көрсөтсө болот. Авиацияда бул көбүнчө күч ийри сызыгы деп аталат. Бул учкучтар үчүн маанилүү, анткени ал белгилүү бир аба ылдамдыгынан төмөн экенин көрсөтүп турат жана ага каршы, аба ылдамдыгы азайган сайын, аны кармап туруу үчүн көбүрөөк күч талап кылынат. Учуудагы "көшөгө артында" болуунун кесепеттери маанилүү жана учкучтарды даярдоонун бир бөлүгү катары окутулат. Subsonic боюнчаБул ийри сызыктын U түрүндөгү аба ылдамдыгы, толкундун сүйрөө фактору боло элек. Ошондуктан ал ийри сызыкта көрсөтүлгөн эмес.
Трансоникалык жана үндүн ылдам агымында тормоздоо
Компрессивдүү толкун сүйрөө – дене кысылып турган суюктук аркылуу жана суудагы үндүн ылдамдыгына жакын ылдамдыкта өткөндө пайда болгон сүйрөө. Аэродинамикада айдоо режимине жараша толкун сүйрөө көптөгөн компоненттерден турат.
Трансоникалык учуу аэродинамикасында толкун сүйрөө суюктукта шок толкундардын пайда болушунун натыйжасы болуп саналат, алар үндөн ылдам агымдын жергиликтүү аймактарын түзүүдө пайда болот. Практикада мындай кыймыл сигналдын ылдамдыгынан бир топ төмөн кыймылдаган денелерде пайда болот, анткени абанын жергиликтүү ылдамдыгы жогорулайт. Бирок, унаанын үстүнөн толук супер үн агымы мааниси алда канча ары кеткенге чейин өнүкпөйт. Трансоникалык ылдамдыкта учкан учактар кадимки учуу учурунда толкун шарттарына дуушар болушат. Трансоникалык учууда бул түртүүлөр, адатта, трансоникалык кысулуу сүйрөө деп аталат. Учуу ылдамдыгы жогорулаган сайын ал абдан күчөйт жана ошол ылдамдыкта башка формаларга үстөмдүк кылат.
Үбүштүк ылдамдыкта учууда толкундун сүрүлүүсү суюктукта болгон жана денеге жабышып, дененин алдыңкы жана арткы четтеринде пайда болгон сокку толкундарынын натыйжасы. Үндөн ылдам агымдарда же жетишерлик чоң айлануу бурчтары бар корпустарда анын ордуна болотбош шок же ийри толкундар пайда болот. Мындан тышкары, трансоникалык агымдын жергиликтүү аймактары төмөнкү супер ылдамдыкта пайда болушу мүмкүн. Кээде алар трансоникалык агымдардагыдай башка көтөргүч денелердин беттеринде болгон кошумча сокку толкундарынын өнүгүшүнө алып келет. Күчтүү агым режимдеринде толкун каршылыгы адатта эки компонентке бөлүнөт:
- Баалуулугуна жараша супер үн көтөрүү.
- Көлөм, ал дагы түшүнүккө жараша болот.
Белгиленген узундуктагы айлануу денесинин минималдуу толкун каршылыгы үчүн жабык формадагы чечим Sears жана Haack тарабынан табылган жана "Seers-Haack Distribution" деп аталат. Ошо сыяктуу эле, белгиленген көлөм үчүн минималдуу толкун каршылыгынын формасы "Von Karman Ogive" болуп саналат.
Бузмандын бипланы, негизи, долбоордук ылдамдыкта иштегенде мындай аракетке такыр баш ийбейт, бирок ошондой эле көтөргүчтү жарата албайт.
Товарлар
Шамал туннели – катуу объекттердин жанынан өткөн абанын таасирин изилдөө үчүн изилдөөдө колдонулган курал. Бул долбоор сыналуучу объект ортосуна коюлган түтүкчөлүү өтмөктөн турат. Аба кубаттуу желдеткич системасы же башка каражаттар аркылуу объекттин жанынан жылдырылат. Көбүнчө түтүк модели деп аталган сыноо объекти аба күчтөрүн, басымдын бөлүштүрүлүшүн же башка өлчөө үчүн тиешелүү сенсорлор менен жабдылган.аэродинамикалык мүнөздөмөлөрү. Бул системадагы көйгөйдү өз убагында байкап, оңдоо үчүн да керек.
Учактардын кандай түрлөрү бар
Адегенде тарыхты карап көрөлү. Эң алгачкы шамал туннелдери 19-кылымдын аягында, авиациялык изилдөөлөрдүн алгачкы күндөрүндө ойлоп табылган. Дал ошондо көптөр абадан оор учактарды ийгиликтүү иштеп чыгууга аракет кылышкан. Шамалдын туннели кадимки парадигманы өзгөртүүнүн каражаты катары иштелип чыккан. Кыймылсыз туруп, бир нерсени анын аркылуу жылдыруунун ордуна, объект бир жерде туруп, аба жогорку ылдамдыкта кыймылдаса, ушундай эле эффект болмок. Ошентип, стационардык байкоочу учуп бараткан продуктту изилдеп, ага жүктөлгөн практикалык аэродинамикалык өлчөй алат.
Трубалардын өнүгүшү учактын өнүгүшү менен коштолду. Ири аэродинамикалык буюмдар Экинчи дүйнөлүк согуш учурунда курулган. Мындай түтүктө сыноо «кансыз согуш» маалында үндөн ылдам учуучу учактарды жана ракеталарды иштеп чыгуу учурунда стратегиялык жактан маанилүү деп эсептелген. Бүгүнкү күндө учактар эч нерсе эмес. Ал эми дээрлик бардык эң маанилүү окуялар күнүмдүк жашоого киргизилген.
Кийинчерээк шамал туннелдерин изилдөө табигый иш болуп калды. Шамалдын жасалма курулуштарга же объекттерге тийгизген таасирин имараттар шамалга чоң беттерди тартуулоо үчүн бийиктикке жеткенде изилденүүгө жана пайда болгон күчтөргө имараттын ички элементтерине каршы турууга туура келген. Мындай топтомдордун аныктамасы курулуш нормаларына чейин талап кылынганконструкциялардын талап кылынган бекемдигин аныктоо. Мындай сыноолор бүгүнкү күнгө чейин чоң же адаттан тыш имараттар үчүн колдонулуп келет.
Кийинчерээк, унаалардын аэродинамикалык сүйрөөсүнө текшерүүлөр колдонулган. Бирок бул күчтөрдү аныктоо үчүн эмес, унааны белгилүү бир ылдамдыкта жол тилкелери боюнча жылдыруу үчүн талап кылынган күчтү азайтуу жолдорун аныктоо болчу. Бул изилдөөлөрдө жол менен унаанын өз ара байланышы чоң роль ойнойт. Тесттин жыйынтыгын чечмелөөдө аны эске алуу керек.
Чыныгы кырдаалда жолдун бөлүгү унаага салыштырмалуу жылыйт, бирок аба дагы деле жолго салыштырмалуу. Бирок шамал туннелинде аба жолго салыштырмалуу жылыйт. Ал эми акыркысы унаага салыштырмалуу кыймылсыз. Кээ бир сыноо унаа шамал туннелдери сыноо унаа астындагы кыймылдуу курларды камтыйт. Бул чыныгы абалга жакындаш үчүн. Окшош түзмөктөр шамал туннелинин учуп-конуу конфигурацияларында колдонулат.
Жабдуу
Спорттук жабдуулардын үлгүлөрү да көп жылдар бою кеңири таралган. Алардын арасында гольф союлдары жана топтору, олимпиадалык бобслейлер жана велосипедчилер жана жарыш унаасынын шлемдери бар. Акыркысынын аэродинамикасы ачык кабинасы бар унааларда өзгөчө маанилүү (Индикар, Формула 1). Туулганы ашыкча көтөрүү күчү олуттуу стресске алып келиши мүмкүнайдоочунун мойнунда, ал эми арт жагындагы агымдын бөлүнүшү турбуленттүү пломба жана натыйжада жогорку ылдамдыкта көрүү начарлайт.
Жогорку ылдамдыктагы санариптик компьютерлердеги эсептөө суюктуктарынын динамикасынын (CFD) симуляцияларынын жетишкендиктери шамал туннелдерин сыноого муктаждыкты азайтты. Бирок CFD натыйжалары дагы деле толугу менен ишенимдүү эмес, бул курал CFD божомолдорун текшерүү үчүн колдонулат.
