 |
АвтоАвтоматизацияАрхитектураАстрономияАудитБиологияБухгалтерияВоенное делоГенетикаГеографияГеологияГосударствоДомДругоеЖурналистика и СМИИзобретательствоИностранные языкиИнформатикаИскусствоИсторияКомпьютерыКулинарияКультураЛексикологияЛитератураЛогикаМаркетингМатематикаМашиностроениеМедицинаМенеджментМеталлы и СваркаМеханикаМузыкаНаселениеОбразованиеОхрана безопасности жизниОхрана ТрудаПедагогикаПолитикаПравоПриборостроениеПрограммированиеПроизводствоПромышленностьПсихологияРадиоРегилияСвязьСоциологияСпортСтандартизацияСтроительствоТехнологииТорговляТуризмФизикаФизиологияФилософияФинансыХимияХозяйствоЦеннообразованиеЧерчениеЭкологияЭконометрикаЭкономикаЭлектроникаЮриспунденкция
Формула Торричелли
Движение тел в жидкостях и газах.
Движение тел в жидкости и газе
Одной из важнейших задач гидро- и аэродинамики является изучение движения твердых тел в газе и жидкости, в частности изучение тех сил, с которыми среда воздействует на движущееся тело. Эта задача стала особенно значимой в связи с бурным развитием авиации и значительным увеличением скорости движения морских судов.
На тело, которое движется в жидкости или газе, действуют две силы (равнодействующую их обозначим R), одна из которых (R x) направлена в сторону, противоположную движению тела (в сторону потока), - лобовое сопротивление, а вторая (R y) перпендикулярна этому направлению - подъемная сила (рис. 1).
Рис.1
Если тело обладает осью симметрии, которая совпадает с направлением скорости, то на данное действует только лобовое сопротивление, подъемная же сила в этом случае равна нулю. Доказано, что в идеальной жидкости равномерное движение происходит без лобового сопротивления. Если исследовать движение кругового цилиндра в такой жидкости (рис. 2), то картина линий тока симметрична как относительно прямой, проходящей через точки А и В, так и относительно прямой, проходящей через точки С и D, т. с. результирующая сила давления на поверхность цилиндра будет равна нулю.
Рис.2
Другим образом обстоит дело если происходит движение тела в вязкой жидкости (особенно при увеличении скорости обтекания). Из-за вязкости среды в области движения, прилегающей к поверхности тела, создается пограничный слой частиц, которые движутся с меньшими скоростями. В результате тормозящего действия этого слоя частицы начинают вращаться и движение жидкости в пограничном слое становится вихревым. Если тело не обладает обтекаемой формой (нет плавно утончающейся хвостовой части), то происходит отрыв пограничного слоя жидкости от поверхности тела. При этом за телом возникает течение жидкости (газа), которое направлено противоположно набегающему потоку. Оторвавшийся пограничный слой, следуя за этим течением, образует вихри, вращающиеся в противоположные стороны (рис. 3).
Рис.3
Лобовое сопротивление зависит от формы тела и его положения относительно потока, что учитывается безразмерным коэффициентом сопротивления C x, который определяется экспериментально:
(1)
где ρ - плотность среды; ν - скорость движения тела; S - наибольшее поперечное сечение тела.
Составляющую Rx можно значительно уменьшить, если подобрать тело формы, не способствующей образованию завихрения.
Подъемная сила может быть определена формулой, аналогичной (1):
где Cy - безразмерный коэффициент подъемной силы.
Для крыла самолета требуется значительная подъемная сила при малом лобовом сопротивлении (это условие выполняется при малых углах атаки α (угол к потоку); см. рис. 1). Крыло тем лучше удовлетворяет этому условию, чем больше величина К=Cy/Cx называемая качеством крыла.
Поиск по сайту: