Тема №3. Сопротивление воздуха.

1. Принцип обратимости.

Рассматривая два случая относительного движения тела и воздушной среды.

а) 1 – ый случай: Тело движется в неподвижном воздухе с относительной скоростью (V).

сила R – аэродинамическая сила, тормозящая движение тела

б) 2 – ой случай: Воздух набегает на неподвижное тело с той же скоростью.

Опыты показывают, что аэродинамическая сила (R), препятствующая движению тела в обоих случаях одинакова и зависит от относительного движения тела и воздушной среды (это называется принципом обратимости движения).

Формулировка:

Если конфигурация тела и его положение в потоке не изменяется, то величина, направление и точка приложения результирующей аэродинамической силы не зависят от того, обтекается ли тепло потоком воздуха или же оно движется в неподвижном воздухе, а зависит только от величины и направления их относительной скорости.

2. Аэродинамический спектр обтекания тел.

Видимая картина обтекания тел воздушным потоком называется аэродинамическим спектром обтекания.

Для получения аэродинамического спектра пользуются:

– дымовым методом;

– методом шелковинок.

Дымовой – выпуск тонких струек дыма, даёт объёмное представление о характере обтекания тела;

– позволяет легко определять места, где нарушается обтекание (плавное, безвихревое) и без больших затрат подобрать наиболее выгодные формы обтекаемой поверхности тела.

Метод шелковинок (полости 70-80мм) при безотрывном обтекании тела шелковинки спокойны и ориентированы.

Спектр обтекания изменяется при:

– изменении формы тела;

– положении тела в потоке;

– изменении скорости и вязкости воздуха.

Аэродинамические спектры обтекания по характеру могут быть:

– плавные;

– вихревые;

– симметричные;

– нессиметричные.

Тела, имеющие плавный спектр обтекания называются удобообтекаемыми.

Аэродинамический спектр обтекания – если тело имеет ось симметрии и поток набегает параллельно, оси симметрии называются симметричными.

Несимметричный спектр обтекания – когда тело не имеет оси симметрии или поток набегает под углом к оси симметрии.

Аэродинамический спектр обтекания состоит из невозмущённого воздушного потока и возмущенного потока.

Невозмущённый поток – это поток, в котором линии тока не деформированы присутствующим в нём теплом (V – одинаковая).

Возмущённый поток – это поток, в котором линии тока деформированы присутствующим в потоке теплом.

Основные элементы воздушного потока.

Потенциальный слой – граница между невозмущённым потоком и пограничным слоем (V_частиц = V_потока).

Пограничный слой – тонкий слой заторможенного воздуха, скорость частиц в котором изменяется от “нуля” до V движения частиц невозмущенного потока (возникают внутри силы трения).

В пограничном слое могут быть два вида течения:

– ламинарное;

– турбулентное.

Ламинарное – это участок пограничного слоя, на котором поток течёт спокойно в виде отдельных слоёв (частицы движутся, упорядочено по слоям).

Турбулентное – частицы движутся беспорядочным завихренным потоком (частицы вращаются, переходят из одного слоя в другой, вращательное движение увеличивается с увеличением (V) невозмущённого потока).

Пограничный слой всегда уменьшает скорость полёта и подъёмную силу, а потому его всячески стараются уменьшить (применяют удобообтекаемую форму, повышают частоту обработки поверхности тела).