Аэродинамик чирэх нь аливаа биетийн харьцангуй хөдөлгөөний эсрэг үйлчилдэг хүч юм. Энэ нь хатуу гадаргуугийн хоёр давхаргын хооронд байж болно. Хурднаас бараг хамааралгүй хуурай үрэлт гэх мэт эсэргүүцлийн бусад багцуудаас ялгаатай нь татах хүч нь өгөгдсөн утгыг дагаж мөрддөг. Хэдийгээр үйл ажиллагааны эцсийн шалтгаан нь наалдамхай үрэлт боловч үймээн самуун нь үүнээс хамааралгүй байдаг. Татах хүч нь ламинар урсгалын хурдтай пропорциональ байна.
Үзэл баримтлал
Аэродинамик татах гэдэг нь ирж буй шингэний чиглэлд аливаа хөдөлгөөнт хатуу биед үйлчлэх хүч юм. Ойролцоох талбарын хувьд чирэх нь тухайн объектын гадаргуу дээрх даралтын тархалтаас үүсэх хүчний үр дүн бөгөөд үүнийг D-ээр тэмдэглэсэн бөгөөд зуурамтгай чанараас үүдэлтэй арьсны үрэлтийн улмаас Де гэж тэмдэглэнэ. Өөрөөр хэлбэл, урсгалын талбайн үүднээс тооцсон хүчэсэргүүцэл нь байгалийн гурван үзэгдлийн үр дүнд үүсдэг: цочролын долгион, эргэлтийн давхарга, зуурамтгай чанар. Энэ бүгдийг аэродинамик чирэлтийн хүснэгтээс харж болно.
Тойм
Биеийн гадаргуу дээр үйлчлэх даралтын хуваарилалт нь их хүчинд нөлөөлдөг. Тэднийг эргээд нэгтгэн дүгнэж болно. Энэ утгын доод урсгалын бүрэлдэхүүн хэсгүүд нь биед нөлөөлж буй даралтын хуваарилалтаас шалтгаалан татах хүчийг, Drp-ийг бүрдүүлдэг. Эдгээр хүчний мөн чанар нь цочролын долгионы нөлөө, эргэлтийн систем үүсгэх, сэрээх механизмуудыг хослуулсан.
Шингэний зуурамтгай чанар нь таталцалд ихээхэн нөлөөлдөг. Энэ бүрэлдэхүүн хэсэг байхгүй тохиолдолд тээврийн хэрэгслийг удаашруулж буй даралтын хүчийг арын хэсэгт байрлах хүчээр саармагжуулж, машиныг урагш түлхэж өгдөг. Үүнийг дахин даралт гэж нэрлэдэг бөгөөд ингэснээр аэродинамик чирэгдэл тэг болно. Өөрөөр хэлбэл, агаарын урсгалын энергийг дулаан болгон хувиргах үрэлтийн нөлөө байхгүй тул биеийн агаарын урсгал дээр хийдэг ажил нь буцах боломжтой бөгөөд нөхөн сэргээгдэх боломжтой.
Даралт сэргээх нь наалдамхай хөдөлгөөнтэй үед ч ажиллана. Гэсэн хэдий ч энэ үнэ цэнэ нь хүчийг бий болгодог. Энэ нь толгойг эргүүлэх нь нэлээд үр ашиггүй гэж тооцогддог хуваагдсан урсгалтай тээврийн хэрэгслийн хувьд таталцлын гол бүрэлдэхүүн хэсэг юм.
Үрэлтийн хүч нь гадаргуу дээрх тангенциал хүч юмагаарын хөлөг нь хилийн давхаргын тохиргоо болон зуурамтгай чанараас хамаарна. Аэродинамик чирэгдэл, Df нь биеийн гадаргуугаас тооцоолсон намаг багцын урсгалын урсгалын проекцоор тооцогдоно.
Үрэлт ба даралтын эсэргүүцлийн нийлбэрийг наалдамхай эсэргүүцэл гэнэ. Термодинамикийн үүднээс авч үзвэл намаг нөлөө нь эргэлт буцалтгүй үзэгдэл тул энтропи үүсгэдэг. Тооцоолсон наалдамхай эсэргүүцэл Dv нь буцах хүчийг нарийн таамаглахын тулд энэ утгын өөрчлөлтийг ашигладаг.
Энд мөн хийн агаарын нягтын томъёог өгөх шаардлагатай: РV=m/MRT.
Нисэх онгоц өргөлт хийх үед түлхэлтийн өөр нэг бүрэлдэхүүн хэсэг байдаг. Өдөөгдсөн эсэргүүцэл, Ди. Энэ нь цахилгаан шатны үйлдвэрлэлийг дагалдан эргүүлэх системийн даралтын хуваарилалтын өөрчлөлтөөс үүсдэг. Агаарын урсгалын импульсийн өөрчлөлтийг харгалзан өргөлтийн өөр хэтийн төлөвийг олж авна. Далавч нь агаарыг тасалж, доошоо хөдөлдөг. Үүний үр дүнд өргөх далавч дээр тэнцүү бөгөөд эсрэг талын татах хүч үйлчилнэ.
Агаарын урсгалын импульсийг өөрчлөх нь урвуу утга буурахад хүргэдэг. Энэ нь хэрэглэсэн далавч дээр урагшлах хүчний үр дүн юм. Тэнцүү боловч эсрэг талын масс нуруун дээр үйлчилдэг бөгөөд энэ нь өдөөгдсөн таталт юм. Энэ нь хөөрөх эсвэл буух үед нисэх онгоцны хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсэг болох хандлагатай байдаг. Өөр нэг чирэх объект болох долгионы чирэх (Dw) нь цохилтын долгионоос үүдэлтэйнислэгийн механикийн трансоник ба хэт авианы хурдаар. Эдгээр өнхрөх нь хилийн давхаргын өөрчлөлт, биеийн гадаргуу дээрх даралтын хуваарилалтыг үүсгэдэг.
Түүх
Агаар (нягт байдлын томъёо) эсвэл бусад шингэнээр дамжин өнгөрөх хөдөлгөөнт бие эсэргүүцэлтэй тулгардаг гэсэн санаа нь Аристотелийн үеэс мэдэгдэж байсан. Луис Чарльз Брегуетийн 1922 онд бичсэн нийтлэл нь оновчлолын тусламжтайгаар таталцлыг багасгах оролдлогыг эхлүүлсэн. Зохиолч 1920, 1930-аад онд хэд хэдэн дээд амжилт тогтоосон нисэх онгоц бүтээж, санаагаа үргэлжлүүлэн хэрэгжүүлсэн. 1920 онд Людвиг Прандтлийн хилийн давхаргын онол нь үрэлтийг багасгах хөшүүрэг болсон.
Дараалал тогтоох өөр нэг чухал уриалгыг Сэр Мелвилл Жонс хийсэн бөгөөд тэрээр онгоцны загварт дараалал тогтоохын ач холбогдлыг үнэмшилтэй харуулах онолын үзэл баримтлалыг танилцуулсан юм. 1929 онд Хатан хааны нисэхийн нийгэмлэгт толилуулсан "Шилдэг онгоц" бүтээл нь чухал ач холбогдолтой байв. Тэрээр "цэвэр" моноплан болон эвхэгддэг тэрэг гэсэн ойлголтыг бий болгож, хамгийн бага чирэх чадвартай хамгийн тохиромжтой онгоцыг санал болгосон.
Жонсын ажлын нэг тал нь тухайн үеийн загвар зохион бүтээгчдийг цочирдуулж байсан нь түүний жинхэнэ бөгөөд хамгийн тохиромжтой онгоцны хувьд морины хүч болон хурдны тухай өгүүлсэн төлөвлөгөө байв. Хэрэв та онгоцны өгөгдлийн цэгийг харж, хэвтээ байдлаар төгс муруй руу экстраполяци хийвэл удахгүй ижил хүчин чадлын үр ашгийг харж болно. Жонс илтгэлээ дуусгахад сонсогчдын нэгТермодинамик дахь Карногийн мөчлөгийн ач холбогдлын түвшин.
Өргөлтөөс үүдэлтэй эсэргүүцэл
Өргөлтөөс үүдэлтэй сөрөг нөлөөлөл нь онгоцны далавч, их бие зэрэг гурван хэмжээст бие дээр налуу үүссэнээс үүсдэг. Өдөөгдсөн тоормос нь үндсэндээ хоёр бүрэлдэхүүн хэсгээс бүрдэнэ:
- Арын эргүүлэг үүсгэж байгаа тул чирнэ үү.
- Өргөлт тэг байхад байхгүй нэмэлт наалдамхай таталттай байна.
Биеийг өргөсний үр дүнд үүсэх урсгалын талбар дахь арын эргүүлэг нь тухайн объектын дээгүүр болон доор байрлах агаарын холилдон холилдож, өргөлт үүссэний үр дүнд хэд хэдэн өөр чиглэлд урсдагтай холбоотой юм..
Биеийн үүсгэсэн өргөлттэй ижил хэвээр байгаа бусад параметрүүдтэй хамт налуугаас үүсэх эсэргүүцэл нэмэгддэг. Энэ нь далавчны довтолгооны өнцөг ихсэх тусам өргөлтийн коэффициент нэмэгдэж, ухрах нь нэмэгддэг гэсэн үг юм. Зогсоолын эхэнд өртөмтгий аэродинамик хүч эрс багасч, өргөлтөөс үүдэлтэй чирэх хүч буурдаг. Гэхдээ биеийн дараа тогтворгүй урсах урсгал үүсдэг тул энэ утга нэмэгддэг.
Хуурамч чирэх
Энэ нь шингэнээр дамжин хатуу биетийн хөдөлгөөнөөс үүсэх эсэргүүцэл юм. Шимэгч таталт нь наалдамхай даралт, гадаргуугийн барзгаржилт (арьсны үрэлт) зэргээс үүдэлтэй хөдөлгөөн зэрэг хэд хэдэн бүрэлдэхүүн хэсэгтэй. Нэмж дурдахад, харьцангуй ойрхон хэд хэдэн биет байгаа нь гэж нэрлэгддэг шалтгаан болдогхөндлөнгийн эсэргүүцэл, үүнийг заримдаа нэр томъёоны бүрэлдэхүүн хэсэг гэж тодорхойлдог.
Нисэхийн хувьд өргөлтийг хадгалахын тулд довтолгооны өндөр өнцөг шаардлагатай тул бага хурдтай үед үүссэн эсрэг тэсрэлт илүү хүчтэй байдаг. Гэсэн хэдий ч, хурд нэмэгдэхийн хэрээр энэ нь багасч, түүнчлэн өдөөгдсөн таталтыг бууруулж болно. Шингэн нь цухуйсан биетийн эргэн тойронд илүү хурдан урсаж, үрэлтийг нэмэгдүүлдэг тул шимэгч таталцал ихэсдэг.
Илүү өндөр хурдтай (трансоник) долгионы чирэх чадвар шинэ түвшинд хүрдэг. Эдгээр түлхэлтийн хэлбэр бүр нь хурдаас хамааран бусадтай пропорциональ ялгаатай байдаг. Тиймээс нийт чирэх муруй нь зарим агаарын хурдны хамгийн бага хэмжээг харуулж байна - онгоц хамгийн оновчтой үр ашигтай эсвэл ойролцоо байх болно. Нисгэгчид энэ хурдыг хөдөлгүүрийн эвдрэлийн үед тэсвэрлэх чадвар (хамгийн бага түлш зарцуулалт) эсвэл гулсалтын зайг нэмэгдүүлэхийн тулд ашиглана.
Нисэхийн хүчний муруй
Агаарын хурдаас хамаарсан шимэгч ба өдөөгдсөн чирэлтийн харилцан үйлчлэлийг тодорхой шугамаар дүрсэлж болно. Агаарын тээврийн хувьд үүнийг ихэвчлэн хүчний муруй гэж нэрлэдэг. Энэ нь нисгэгчдэд чухал ач холбогдолтой, учир нь энэ нь тодорхой агаарын хурдаас доогуур хурдтай байхын тулд агаарын хурд багасах тусам түүнийг хадгалахын тулд илүү их хүч шаардагдахыг харуулж байна. Нислэгийн явцад "хөшигний ард" байх нь чухал ач холбогдолтой бөгөөд нисгэгчдийн сургалтын нэг хэсэг болгон заадаг. Subsonic дээрЭнэ муруйн U хэлбэрийн агаарын хурд нь долгионы чирэх хүчин зүйл хараахан болоогүй байна. Ийм учраас муруй дээр харагдахгүй байна.
Трансоник болон дуунаас хурдан урсгалд тоормослох
Шахалтын долгионы чирэгдэл гэдэг нь бие нь шахсан шингэнээр болон усан дахь дууны хурдтай ойролцоо хурдтайгаар хөдөлж байх үед үүсдэг таталт юм. Аэродинамикийн хувьд долгионы чирэх нь жолоодлогын горимоос хамааран олон бүрэлдэхүүн хэсэгтэй.
Трансоник нислэгийн аэродинамикийн хувьд долгионы чирэх нь шингэн дэх цочролын долгион үүсэх үр дүн бөгөөд энэ нь дуунаас хурдан урсгалын орон нутгийн хэсгийг үүсгэх үед үүсдэг. Практикт агаарын орон нутгийн хурд нэмэгддэг тул дохионы хурдаас хамаагүй доогуур хөдөлж буй биетүүдэд ийм хөдөлгөөн тохиолддог. Гэсэн хэдий ч үнэ цэнэ нь илүү нэмэгдэх хүртэл тээврийн хэрэгслийн бүрэн дуунаас хурдан урсгал үүсэхгүй. Трансоник хурдаар нисч буй нисэх онгоц ердийн нислэгийн явцад долгионы нөхцөлийг байнга мэдэрдэг. Трансоник нислэгийн үед энэ түлхэлтийг ихэвчлэн трансоник шахалтын чирэх гэж нэрлэдэг. Нислэгийн хурд нэмэгдэхийн хэрээр энэ нь ихээхэн эрчимжиж, эдгээр хурдаар бусад хэлбэрт давамгайлдаг.
Дуунаас хурдан нислэгийн үед долгионы чирэх нь шингэнд агуулагдаж, биед наалдсан цочролын долгионы үр дүн бөгөөд биеийн урд болон хойд ирмэг дээр үүсдэг. Дуунаас хурдан урсгалд эсвэл хангалттай том эргэлтийн өнцөгтэй их биенүүдэд оронд нь байх болносул цохилт буюу муруй долгион үүсдэг. Үүнээс гадна, трансоник урсгалын орон нутгийн хэсгүүд нь дууны хурднаас бага хурдтай үед тохиолдож болно. Заримдаа тэдгээр нь трансоник урсгалд байдагтай адил бусад өргөх биеийн гадаргуу дээр нэмэлт цочролын долгион үүсэхэд хүргэдэг. Хүчтэй урсгалын горимд долгионы эсэргүүцлийг ихэвчлэн хоёр бүрэлдэхүүн хэсэгт хуваадаг:
- Үнэ цэнээс хамааран хэт авианы өргөлт.
- Эзлэхүүн, энэ нь мөн ойлголтоос хамаарна.
Тогтмол урттай эргэлтийн биеийн хамгийн бага долгионы эсэргүүцлийн хаалттай хэлбэрийн шийдлийг Sears болон Haack нар олсон бөгөөд үүнийг "Seers-Haack Distribution" гэж нэрлэдэг. Үүний нэгэн адил, тогтмол эзэлхүүний хувьд долгионы эсэргүүцлийн хамгийн бага хэлбэр нь "Вон Карман Огив" юм.
Busemann-ийн хоёр онгоц нь зарчмын хувьд дизайны хурдтай ажиллах үед ийм үйлдэлд огт хамаарахгүй, гэхдээ өргөлт үүсгэх чадваргүй.
Бүтээгдэхүүн
Салхины туннель нь хатуу биетүүдийн хажуугаар өнгөрөх агаарын нөлөөг судлах судалгаанд ашигладаг хэрэгсэл юм. Энэхүү загвар нь туршилтанд хамрагдсан объектыг голд нь байрлуулсан хоолой хэлбэрийн гарцаас бүрдэнэ. Агаарыг хүчирхэг сэнсний систем эсвэл бусад хэрэгслээр объектын хажуугаар хөдөлгөдөг. Хоолойн загвар гэж нэрлэгддэг туршилтын объект нь агаарын хүч, даралтын хуваарилалт болон бусад зүйлийг хэмжихэд зориулагдсан зохих мэдрэгчээр тоноглогдсон байдаг.аэродинамик шинж чанарууд. Энэ нь систем дэх асуудлыг цаг тухайд нь анзаарч, засахын тулд шаардлагатай.
Нисэх онгоцны төрлүүд юу вэ
Эхлээд түүхээ харцгаая. Хамгийн анхны салхин хонгилыг 19-р зууны сүүлчээр буюу нисэхийн судалгааны эхэн үед зохион бүтээжээ. Тэр үед олон хүн агаараас хүнд нисэх онгоц бүтээхийг хичээсэн. Салхины хонгилыг ердийн парадигмыг өөрчлөх хэрэгсэл болгон бүтээжээ. Хөдөлгөөнгүй зогсож, объектыг дундуур нь хөдөлгөхийн оронд тухайн объект хөдөлгөөнгүй зогсож, агаар илүү өндөр хурдтай хөдөлж байвал ижил нөлөө үзүүлэх болно. Ийм маягаар суурин ажиглагч нисдэг бүтээгдэхүүнийг үйл ажиллагааны явцад судалж, түүнд ногдуулсан практик аэродинамикийг хэмжих боломжтой.
Хоолойн хөгжил нь онгоцны хөгжлийг дагалдсан. Дэлхийн 2-р дайны үед аэродинамикийн томоохон эд зүйлсийг бүтээсэн. Хүйтэн дайны үед дуунаас хурдан нисэх онгоц, пуужин бүтээх явцад ийм хоолойд туршилт хийх нь стратегийн чухал ач холбогдолтой гэж үздэг. Өнөөдөр нисэх онгоц бол юу ч юм. Мөн бараг бүх чухал бүтээн байгуулалтууд өдөр тутмын амьдралд аль хэдийн нэвтэрсэн байна.
Хожим нь салхин хонгилын судалгаа хийх нь мэдээжийн хэрэг болсон. Барилга нь том гадаргууг салхинд гаргахуйц өндөр болсон үед хүний гараар бүтээгдсэн барилга байгууламж эсвэл объектод салхины нөлөөг судлах шаардлагатай байсан бөгөөд үүнээс үүдэн гарах хүчийг барилгын дотоод элементүүд эсэргүүцэх шаардлагатай байв. Барилгын кодыг гаргахаас өмнө ийм багцын тодорхойлолт шаардлагатай байсанбүтцийн шаардагдах бат бөх чанарыг тодорхойлох. Ийм туршилтыг өнөөг хүртэл том эсвэл ер бусын барилгуудад ашигласаар байна.
Хожим нь ч гэсэн автомашины аэродинамик таталтыг шалгах болсон. Гэхдээ энэ нь хүчийг тодорхойлохын тулд биш, харин машиныг замын хажуугийн дагуу өгөгдсөн хурдаар хөдөлгөхөд шаардагдах хүчийг багасгах арга замыг бий болгох явдал байв. Эдгээр судалгаанд зам ба тээврийн хэрэгслийн харилцан үйлчлэл чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Туршилтын үр дүнг тайлбарлахдаа түүнийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.
Бодит нөхцөлд замын хэсэг нь тээврийн хэрэгсэлтэй харьцуулахад хөдөлдөг боловч агаар нь замтай харьцангуй хэвээр байна. Гэхдээ салхины хонгилд агаар нь замтай харьцуулахад хөдөлдөг. Сүүлийнх нь тээврийн хэрэгсэлтэй харьцуулахад хөдөлгөөнгүй байдаг. Зарим туршилтын тээврийн хэрэгслийн салхин хонгилд туршилтын тээврийн хэрэгслийн доорх хөдөлгөөнт бүс орно. Энэ нь бодит байдалд ойртох явдал юм. Үүнтэй төстэй төхөөрөмжийг салхин хонгилын хөөрөх болон буух тохиргоонд ашигладаг.
Тоног төхөөрөмж
Спортын хэрэгслийн дээж ч олон жилийн турш түгээмэл байсаар ирсэн. Үүнд гольфын дугуй, бөмбөг, Олимпийн бобслейд болон дугуйчид, уралдааны машины дуулга багтжээ. Сүүлчийн аэродинамик нь нээлттэй кабинтай тээврийн хэрэгсэлд (Indycar, Формула 1) онцгой ач холбогдолтой юм. Дуулга дээр хэт их өргөх хүч нь ихээхэн стресс үүсгэдэгжолоочийн хүзүүн дээр, хойд талын урсгалын тусгаарлалт нь турбулент битүүмжлэл бөгөөд үүний үр дүнд өндөр хурдтай үед хараа мууддаг.
Өндөр хурдны дижитал компьютер дээр тооцоолох шингэний динамик (CFD) загварчлалын дэвшил нь салхин хонгилын туршилтын хэрэгцээг багасгасан. Гэсэн хэдий ч CFD-ийн үр дүн бүрэн найдвартай биш байгаа ч энэ хэрэгслийг CFD таамаглалыг шалгахад ашигладаг.
