Почему летают машины - 2

Дилетант, пожалуйста ответьте на вопросы, которые я вам задавал.

Дилетант>Где я был неточен: действительно, на тело в ламинарном потоке действует сила сопротивления, вызванная вязкостью среды.

И не только в этом.

TheFreak>Дилетант, вы прочитали ссылку, что я вам давал? (Да/Нет)

Да.

TheFreak>Вы согласны, что "Уже из одного только факта, что поток после обтекания приобрел составляющую импульса, направленную вниз, следует, что такой же импульс вверх приобретает крыло."? (Да/Нет)
TheFreak>Вы согласны, что подъемная сила точно соответсвует импульсу переданному воздуху? (Да/Нет)

На поставленные таким образом вопросы можно ответить только "да".

Но тогда помогите мне разрешить следующий вопрос: какими критериями надо пользоваться для того, чтобы ограничить ту область, где произошло изменение импульса потока (область интегрирования). Ведь если эту область не ограничивать, то получается ноль.

Дилетант>...Если тело одтекается ламинарным потоком, то лобовое сопротивление и подъемная сила будут равны нулю.
TheFreak>Вы, уважаемый, сейчас сказали чушь.
TheFreak>Пожалуйста, прочитайте повнимательней ссылочку, что я давал.

В невязкой среде так и будет, а про обтекание в вязкой среде я уже покаялся.

TheFreak>Последний вопрос:
TheFreak>Вы согласны, что в основу расчета подъемной силы заложено уравнение Бернулли? (Да/Нет)

Это просто: да.

P.S. Извините за задержки с ответами. На работе мне еще приходится и работать.

[ 26-11-2002: Message edited by: Дилетант ]

[ 26-11-2002: Message edited by: Дилетант ]

avmich>А вот тогда ещё вопрос: как возникает область низкого давления над и под крылом?

TheFreak! Ответьте интересующемуся на таким образом поставленный вопрос.

TheFreak>>Вы согласны, что подъемная сила точно соответсвует импульсу переданному воздуху? (Да/Нет)

Дилетант>На поставленные таким образом вопросы можно ответить только "да".

И вы говорите, что при создании подъемной силы воздух не "отпихивается" от крыла вниз?

Дилетант>...какими критериями надо пользоваться для того, чтобы ограничить ту область, где произошло изменение импульса потока (область интегрирования).

1) Для бесконечной среды: Предлагаю посчитать интегральный импульс воздуха в неограниченном вертикальном слое воздуха толщиной L. До и после прохождения через него крыла.

2) Для реальной ситуации: Вертикальный слой будет ограничен снизу и всерху. Граница интегрирования снизу: чтоб не слишком близко к крылу и не слишком близко к земле. Сверху: не слишком близко к крылу и не слишком близко к космосу.

p.s. Я тут подумал... Все даже проще. Для бесконечной среды область интегрирования тоже бесконечна. Прирост суммарного импульса будет dp=Fdt. Для реальной ситуации, граница интегрирования должна быть как можно дальше от крыла и как можно дальше от других объктов, которым воздух может передавать свой импульс (пол, стены, потолок, Земля).

TheFreak>>Последний вопрос:
TheFreak>>Вы согласны, что в основу расчета подъемной силы заложено уравнение Бернулли? (Да/Нет)

Дилетант>Это просто: да.

И вы по-прежнему утверждаете, что в ламинарном потоке не может быть подъемной силы?

[ 26-11-2002: Message edited by: TheFreak ]

[ 26-11-2002: Message edited by: TheFreak ]

avmich>>А вот тогда ещё вопрос: как возникает область низкого давления над и под крылом?

Дилетант>TheFreak! Ответьте интересующемуся на таким образом поставленный вопрос.

Ну это не ко мне. Это к тов. Д.Бернулли.

Извините, что отсутствовал. Так я не понял: за это время викторзет и Дилетант уже стали убеждёнными "пихателями" и осталось только объяснить им как это происходит, или всё ещё нет?

TheFreak>И вы по-прежнему утверждаете, что в ламинарном потоке не может быть подъемной силы?

Кажется, я понял Вас: если рассматривать отдельно потоки над и под крылом, то получается, что поток над крылом - ламинарный и под крылом - тоже. Да, подъемная сила может быть.

TheFreak>Предлагаю посчитать интегральный импульс воздуха в неограниченном вертикальном слое воздуха толщиной L. До и после прохождения через него крыла.

"До" - понятно, достаточно далеко от носка крыла, где среда не возмущена. А вот как выбрать "после"?

ps. Вы отвечаете быстрее, чем я задаю вопросы.


[ 26-11-2002: Message edited by: Дилетант ]

Все, кажется разобрались. Есть два вида "пихателей" - "примитивные" и "продвинутые". "Примитивные" - те, кто считает, что подъемная сила возникает от того, что нижняя поверхность крыла, установленного под углом к потоку, отпихивает падающие на нее молекулы вниз. "Продвинутые" же считают, что отпихивается большая масса воздуха сверху и снизу от крыла, и что происходит это потому, что воздух ведет себя как несжимаемая субстанция. Скос потока, обусловленный "присоединенным" вихрем, а не концевыми вихрями, имеет место быть. При этом, чем больше масса отпихиваемого воздуха, тем меньше энергетические затраты на отпихивание, тем меньше импульс, сообщаемый единице массы воздуха, тем меньше скос потока, и тем меньше энергетические затраты на отпихивание. К таким "продвинутым" пихателям присоединиться не зазорно. Присоединяюсь.

p.s. TheFreak! Отдельное спасибо!

[ 26-11-2002: Message edited by: Дилетант ]

Вы только не уходите от ответа:

TheFreak>>Вы согласны, что подъемная сила точно соответсвует импульсу переданному воздуху? (Да/Нет)
Дилетант>На поставленные таким образом вопросы можно ответить только "да".

И вы говорите, что при создании подъемной силы воздух не "отпихивается" от крыла вниз?


Дилетант>Кажется, я понял Вас: если рассматривать отдельно потоки над и под крылом, то получается, что поток над крылом - ламинарный и под крылом - тоже. Да, подъемная сила может быть.

Ага... Т.е. сверху и снизу он ламинарный, а вместе, значит нет...
А если ламинарный поток течет по замкнутой в круг трубке, то он что, не ламинарен?! Ведь работа по замкнутому контуру совершается.
Может у вас не совсем корректное определение ламинарного и турбулентного потоков?

Дилетант>"До" - понятно, достаточно далеко от носка крыла, где среда не возмущена. А вот как выбрать "после"?

"После" - это после того, как конец крыла выйдет из этого слоя.

А вообще-то можно более просто, как я там добавил:
Для бесконечной среды область интегрирования тоже бесконечна. Прирост суммарного импульса будет dp=Fdt. Для реальной ситуации, граница интегрирования должна быть как можно дальше от крыла и как можно дальше от других объктов, которым воздух может передавать свой импульс (пол, стены, потолок, Земля).

Дилетант>ps. Вы отвечаете быстрее, чем я задаю вопросы.
Дилетант>

Да вот, работать неохота...


Дилетант: Пока писал ответ, не заметил....;)

[ 26-11-2002: Message edited by: TheFreak ]

Zeus>Были, что самое интересное! Отлично помню лабу в этой самой плоской трубе. Там же и распределение давления по хорде меряли. К сожалению, количественных данных дать теперь уже не могу В целом, причина очень простая ("вопрос на "пять""): вязкость воздуха.

Ладно, верю на слово. Ну что ж, это нормально - часть скоса потока происxодит за счет вязкости воздуха (у бесконечного крыла - весь скос потока), а часть - за счет концевых вихрей.

Т.е. скос потока есть всегда. Ключевой вопрос - можем ли мы читать скос потока - физическим проявлением отбрасывания воздуха крылом? Если это так - "пихателям" совсем туго придется.

victorzv>>А насчет стабилизатора - это что Вы имели в виду? Я себе аппарат с бесконечным крылом и стабилизатором представить не могу.

Zeus>А бесконечное крыло, стало быть, можете?

Бесконечое крыло - это профиль в двумерном потоке - тот самый кусок крыла между стенок трубы.

А вот про стабилизатор - Вы уходите от ответа. Интересно посмотреть на скос потока на нем. А то мне кажется, что в топике существует странное мнение о независимости скоса потока от концевых вихрей. Вы тоже читаете, что концевые вихри скоса потока не создают и на стабилизатор не действуют?



[ 27-11-2002: Message edited by: victorzv ]

Уважаемые Дилетант и TheFreak

Извините, что вмешываюсь в Ваш спор, но xотелось бы направить Ваш внушительный интеллектуальный потенциал на решение более простого вопроса.

Какова последовательность событий:

1) Перепад давления на крыле - образование подьемной силы - передача этой силы воздуху (отбрасывание его вниз);

2) Отбрасывание воздуха крылом - образование подьемной силы;

3) Все события происxодят одновременно. Указать причину и следствие невозможно.

4) Указанные выше события не имеют места. На самом деле все происxодит по-другому.


Мое личное (скромное) мнение: сторонники гипотезы 1 - "Бернуллисты" - признают "первичность" образования перепада давления, отбрасывание воздуха может рассматриваться как следствие.
Сторонников гипотезы 2 - "пихателей" - вообще давление, углы атаки и проч. не интересует - отбрасывание первично.
Гипотеза 3 - "философская" - для любителей совать голову в песок - "моя xата с краю".
А гипотеза 4 - для физиков-альтернативщиков. Я допускаю, что мое представление о процессе может быть ошибочным и не возражаю против просвещения.

Собственно об этом весь сыр-бор.



[ 26-11-2002: Message edited by: victorzv ]

victorzv>3) Vse sobytiya proisxodyat odnovremenno. Ukazat' prichinu i sledstvie nevozmozhno.
victorzv>Gipoteza 3 - "filosofskaya" - dlya lyubitelej sovat' golovu v pesok - "moya xata s krayu".

Ну естественно. Исключается какраз то, что в действительности имеет место. Невеже не понять как это действие=противодействию ОДНОВРЕМЕННО. Легче объявить Ньютона не физиком, а философом, живущим по принципу "моя хата с краю".

Как определить, что первично:
1. Крыло действует на воздух пихая его, а противодействие отпихнутого воздуха образует подъёмную силу.
2. Воздух действует на крыло, создавая подъёмную силу, а противодействие крыла пихает воздух вниз.
Где действие, а где противодействие? Что первично, ась?

Хотя подозреваю, что наш теоритик выберет третий вариант:
3. Воздух на крыло действует, создавая подъёмную силу, а крыло на воздух - ни-ни! Никакого противодействия! Просто в этом случае Ньютон отдыхает. Во всех других случаях работает, а тут отдыхает.

Вобще цитированный постинг нашего теоретика показателен. Обдумав четвре варианта он исключает какраз правильный. Надо же до такой степени ничего не понимать! Аж оторопь берёт!

В такой постановке, действительно, самый правильный вариант - 3.

2 TheFreak

Статью по ссылке прочитал. Хорошая статья.

Где я был неточен: действительно, на тело в ламинарном потоке действует сила сопротивления, вызванная вязкостью среды.

Где я был неправ:
"подъемная сила создается не столько повышением давления под крылом, сколько падением давления над крылом", а не так, как думал я.

Дилетант>Все, кажется разобрались. Есть два вида "пихателей" - "примитивные" и "продвинутые". "Примитивные" - те, кто считает, что подъемная сила возникает от того, что нижняя поверхность крыла, установленного под углом к потоку, отпихивает падающие на нее молекулы вниз.

Боюсь, что просто не внимательно читали - примитивное объяснение работает на плоском крыле и тут возражений не было практически ни у кого. А вопросы появились по профилированному крылу.

Дилетант>"Продвинутые" же считают, что отпихивается большая масса воздуха сверху и снизу от крыла, и что происходит это потому, что воздух ведет себя как несжимаемая субстанция. Скос потока, обусловленный "присоединенным" вихрем, а не концевыми вихрями, имеет место быть. При этом, чем больше масса

здесь тоже разногласия - что первично - скос или что-то другое.

victorzv>Т.е. скос потока есть всегда. Ключевой вопрос - можем ли мы читать скос потока - физическим проявлением отбрасывания воздуха крылом? Если это так - "пихателям" совсем туго придется.

??? А можно поподробнее? Виктор, Вы понимаете пихание воздуха как отскок от крыла? Амвич, по-моему очень четко объяснил что под отталкиванием воздуха понимается.

avmich>В такой постановке, действительно, самый правильный вариант - 3.

Уважаемый авмич, могу я понимать Вашу фразу, как уход от позиции:

"Отбрасывание воздуха принципиально существует. И это - причина подъёмной силы, а не следствие."

или

"За счёт чего вертолёт летает. А летает он - так же, как и едет автомобиль, идёт пешеход, плывёт рыба или пароход - за счёт реактивной отдачи. Во всех этих случаях сила, действующая на движущийся предмет, возникает из-за отталкивания от другого тела - будь то окружающий воздух, земля или вода.
Струя воздуха от вертолёта - это механизм его движения, это то, что он отбрасывает. Именно возникновение струи сопутствует возникновению обратной силы, действующей на вертолёт. Струя никак не может являться следствием."

Естественно, в свете самых последних формулировок проблемы?

Прошу отметить, что по "Бернуллистской" концепции первичным (причиной всего) является перепад давления на поверхностях крыла.

Вот продолжение размышлений на тему закона Бернули или как возникает перепад давлений.



На рис. 1 я показал следующее:

1. Крыло
2. Система координат
3. Stagnation Point - обозначено как "а"
4. Y0 - высота крыла
5. Xs - координата, где начинается аэротень
6. голубой - давление воздуха нормальное
7. красное - повышеное давление
8. зеленое - разреженное.

Более аккуратное распределение давлений можно найти в книге приведенной Володей. Итак поток набегает - перед крылом создается область повышенного давления. Из этой области, воздух ввиду упрогости старается уйти. Stagnation Point - это место, где происходит разделение потока. Мое ощущение таково, что, если профиль крыла выбирают так, чтобы эта точка делила отрезок [0, Y0] на неравные части. При этом большая часть воздуха устремляется вверх. Небольшая часть устремляется вперед, но, поскольку поток набегает, то эта часть очень мала. Кстати, согласно книге, под крылом тоже есть пониженное давление. Далее, воздух идет вверх (большая его часть) и там возникает следующий эффект ввиду вязкости и упругости - воздуха больше, чем должно быть. Его надо куда-то девать. И тут обнаруживается, что в тени крыла его не достает. И воздух устремляется туда. Устремляется со всех сторон - это же газ. Но снизу у нас крыло - и водух начинает давить на крыло - возникла подъемная сила. Далее, часть крыла правее Xs предназначена для того, чтобы плавно весь поток пустить в скос воздуха. Это очень важно. Если это не сделать - как на рисунке 2, то воздух стремительно устремиться за крыло - возникнут вихри и прочее. Подъемная сила не возникнет. Понятно становится, почему первая треть дает большую часть подъемной силы - там где возникло первоначальное ускорение воздуха и есть наибольшая скорость - точка где водух начинает пихаться. Кстати воздух уходящий вверх компенсируется воздухом идущим сверху вних в зону дефицита воздуха - в тень. Еще кстати - по-видимому, все же усилие на переднюю кромку вних все же есть и, если крыло не закрепить или сделать недостаточно широким, то оно должно начать вращаться. Кто-нибудь знает - такой эффект есть. У меня это чисто умозрительное заключение. Вывод - если крыло обрубить, то это как шарик без кручения (ну, почти), если развернуть как на 1а, то все будет плохо. А значит и 2а летать не будет. Не знаю насчет 3. А в реальности по книгам, все крылья делают как 4. Тоже есть пониженное давление снизу, но важна разность. Да и вогнутость снизу, как мне кажеться, направлена на то, чтобы скос сверху и поток снизу были ближе по направлению (угол между векторами скоростей был меньше). Этим убиваются паразитические потоки и общее направление потока больше направлено книзу - этим и компенсируется маленькое понижение давления снизу.

Вообще-то было бы интересно сделать не полосатый взбрызгиватель как в книге, а шахматный, для того, чтобы посмотреть движение воздуха и по горизонатали и по вертикали.

Все - пинайте.

Давайте поясню. Появление подъёмной силы - следствие взаимодействия крыла с воздухом, и воздуха с крылом. Это взаимодействие я назвал "отбрасыванием" - в смысле процесса, а не результата. Слова "действие" и "отбрасывание" здесь - одинаковые части речи.

Поэтому, конечно, сила, действующая на воздух, возникает одновременно с силой, действующей на крыло. Движение воздуха, и даже приобретение воздухом импульса - т.е. самое начало движения - это следствие силы, действующей на воздух.

avmich>Давайте поясню. Появление подъёмной силы - следствие взаимодействия крыла с воздухом, и воздуха с крылом. Это взаимодействие я назвал "отбрасыванием" - в смысле процесса, а не результата. Слова "действие" и "отбрасывание" здесь - одинаковые части речи.

avmich>Поэтому, конечно, сила, действующая на воздух, возникает одновременно с силой, действующей на крыло. Движение воздуха, и даже приобретение воздухом импульса - т.е. самое начало движения - это следствие силы, действующей на воздух.


Правильно, все время подчеркивается, что это единый физический процесс. А взаимодействие как раз и проявляется через пихание.

avmich>Поэтому, конечно, сила, действующая на воздух, возникает одновременно с силой, действующей на крыло. Движение воздуха, и даже приобретение воздухом импульса - т.е. самое начало движения - это следствие силы, действующей на воздух.

Ну, авмич,

Опять Вы меня удивили, не ожидал от Вас такого...
Если бы Вы еще и про перепад давления давления упомянули - полным "Бернуллистом" бы стали.

Такое представление меня вполне удовлетворяет .

Т.е. - грань там действительно тонкая. Поэтому не стоит подчеркивать (это я не о Вас, а вообще рассуждаю), что отбрасывание (перемещение воздуха вниз от крыла) есть причина подъемной силы, выдвигая главным аргументом фундаментальность третьего закона Ньютона.
Заметьте - не подвергая сомнению существующие факты, просто - не стоит выдвигать как причину. О причине Вы говорить не хотите - Ваше святое право. Главное, чтобы не было противоречия известным фактам. А фантазированием мы не занимаемся.
Если Вы согласны с таким моим утверждением, то с Вами у нас вопрос закрыт, можно пожать руки и расходиться по своим делам.

Уважаемый ЕД,

Приятно получить четкие ответы на все вопросы.
Практически во всем я с Вами согласен.

ED>Указанные выше события: «отбрасывание воздуха крылом и образование подъемной силы» имеют место, иначе самолёты не летали бы. И происходят они одновременно. Сила действия равна силе противодействия. Сразу. Одновременно. Без запаздывания. Поэтому вопрос о причине и следствии не имеет смысла.

Возможно. Но у силы-то должна быть причина. По-моему мнению, такая причина – перепад давления на поверхностях крыла. Именно в этом смысле перепад давления первичен, а уже подъемная сила и отбрасывание воздуха его следствия.

ED>И ещё. Предлагаю не называть «отбрасывание» воздуха скосом потока. Возникает путаница (гусары, молчать) со скосом потока, создаваемым концевыми вихрями. «Отбрасывание» создаёт подъёмную силу (или создаётся подъёмной силой, кому как больше нравится), а скос потока подъёмную силу не создаёт.

Я бы с удовольствием не отождествлял скос потока (downwash) с «отбрасыванием» воздуха, если бы кто-нибудь достаточно понятно объяснил, где этот воздух, которому крыло передает силу = изменение импульса, т.е. вертикальную компоненту скорости. Ведь это десятки, а то и сотни тонн воздуха в секунду должны быть – не иголка.
Если на тело действует сила, то его траектория должна искривляться. А везде рисуют частицу воздуха преспокойно движущуюся параллельно нижней поверхности профиля (при плоской поверхности). А вот при наличии скоса потока – появляется эта самая вертикальная компонента скорости, и поток «уходит» от нижней поверхности крыла вниз.

Скос потока, конечно же, подъемной силы не создает, но его скорость вычисляется как раз по величине подъемной силы, т.е. складывается впечатление, что он-то и отбирает весь импульс, сообщенный воздуху крылом.

Mishka>Все - пинайте.

Уважаемый Миша,

Да неужели у кого-то поднимется рука (нога?) Вас пинать?!
Но в Ваших "изысканиях" Вам необходима обратная связь.

Я бы порекомендовал Вам все же начать с книжек.
Вот эта по отзывам, считается самой авторитетной для студентов в Сев. Америке (это с чужих слов, я лично не могу этого ни подтвердить, ни опровергнуть. А книжку в руках держал - мне, неспециалисту, понравилась)



Вот еще одна хорошая книга (я читал, правда, первое издание):



Не знаю, но думаю, что у Вас в библиотеках эти книги должны быть.

victorzv>Т.е. скос потока есть всегда. Ключевой вопрос - можем ли мы читать скос потока - физическим проявлением отбрасывания воздуха крылом? Если это так - "пихателям" совсем туго придется.

Я думаю, что можем, но только как один из аспектов.

victorzv>>>А насчет стабилизатора - это что Вы имели в виду? Я себе аппарат с бесконечным крылом и стабилизатором представить не могу.

Zeus>>А бесконечное крыло, стало быть, можете?

victorzv> Бесконечое крыло - это профиль в двумерном потоке - тот самый кусок крыла между стенок трубы.

Ну так и поместите туда же стабилизатор

victorzv>А вот про стабилизатор - Вы уходите от ответа. Интересно посмотреть на скос потока на нем. А то мне кажется, что в топике существует странное мнение о независимости скоса потока от концевых вихрей. Вы тоже читаете, что концевые вихри скоса потока не создают и на стабилизатор не действуют?

Думаю, что такого мнения даже не существует. Конечно, влияют, но не только они. Я бы даже затруднился сказать, чей вклад больше. Мне почему-то кажется (но не более того), что в случае реальных лайнеров влияние скоса от вязкости в районе стабилизатора больше, чем от концевых вихрей.

victorzv>3) Vse sobytiya proisxodyat odnovremenno. Ukazat' prichinu i sledstvie nevozmozhno.

Вот разбегаюсь я и пригаю - кто кого толкает, я землю или она меня?

Причиной является наличие потока, т.е. либо тяга (если движется крыло), либо наддув (если набегает поток на неподвижное крыло). Следствием является разность скоростей и давлений, равно как и скос потока.

PS: блин, откуда транслитерация-то?