Движение тел в жидкостях и газах. Лобовое сопротивление при обтекании тел

При движении в жидкости или газе на него действуют силы, равнодействующая которых имеет две составляющие- , направленную противоположно движению тела и называемую лобовым сопротивлением, и , перпендикулярную к движению и называемую подъемной силой (рис.7.15).

На тело, симметричное относительно направления движения действует только лобовое сопротивление, подъемная сила в этом случае равна нулю.

В идеальной жидкости равномерное движение происходит без лобового сопротивления. Жидкость свободно скользит по поверхности тела, полностью обтекая его (рис 7.16).

В вязкой жидкости полного обтекания не происходит. Действие сил трения в поверхностном слое приводит к тому, что поток отрывается от поверхности тела, в результате чего позади тела возникают вихри (рис.7.17).

Давление в этой области оказывается пониженным, поэтому результирующая сила давления будет отлична от нуля и является причиной лобового сопротивления. Таким образом, лобовое сопротивление складывается из сопротивления трения и сопротивления давления. Соотношение между сопротивлением трения и сопротивлением давления определятся числом Рейнольдса. При малых его значениях основную роль играет сопротивление трения, при больших – сопротивление давления.

При малых Re, т.е. небольших скоростях движения тел, сила сопротивления пропорциональна коэффициенту динамической вязкости , скорости движения тела относительно жидкости и характерному размеру тела . Эта зависимость была установлена Стоксом, поэтому сила носит название силы Стокса. Коэффициент пропорциональности зависит от формы тела. Для шарика движущегося в жидкости эта сила равна .

Поиск по сайту: