Коэффициент сопротивления формы

Не понимаю поведение Cd при транс- и сверхзвуке
 
RU Leopold2013 #21.01.2016 18:24
+
-
edit
 

Leopold2013

новичок
Доброго времени суток всем.
Я вообще программист, и к аэродинамике имею довольно опосредованное отношение, но вот упёрлось мне моделировать на компьютере движение неких тел на транс- и сверхзвуковых скоростях.
Для задач, моделируемых в программе надо рассчитать Cd - аэродинамический коэффициент сопротивления формы (чтобы потом посчитать силу лобового сопротивления для объекта и из неё потерю скорости объекта при торможении об воздух).
Однако возник следующий затык: в вики и в литературе по аэродинамике написано что Cd (он же Cx) - это коэффициент свойства формы летящего тела, он не должен меняться от изменения масштабов тела и, как я понял, от скорости полёта. Но в буржуйских источниках по внешней баллистике я увидел таблицы Cx, на которых он лихо изменяется (ну вот как здесь):

Также Cd меняется в программах для расчёта параметров моделей ракет. А вот ANSYS Fluent, с помощью которого я попытался посчитать Cd, почему-то выдаёт мне одинаковое значение Cd при любой скорости.
Отсюда вопрос - так должен ли Cd с изменением скорости меняться, или это я чего-то не понимаю?
 43.043.0
RU RocKI #21.01.2016 18:52  @Leopold2013#21.01.2016 18:24
+
+2
-
edit
 

RocKI

опытный

Leopold2013> Отсюда вопрос - так должен ли Cd с изменением скорости меняться, или это я чего-то не понимаю?

Путаница обычно из-за того, что в разных источниках разговор ведется о разных диапазонах скоростей. На дозвуке, точнее до трансзвука (М~0.8) коэффициент сопротивления Сх можно считать примерно постоянным. При переходе на сверхзвук Сх начинает резко расти и достигает максимума в районе скорости звука (М=1), а затем начинает плавно снижаться.
RU Leopold2013 #21.01.2016 20:51  @RocKI#21.01.2016 18:52
+
-
edit
 

Leopold2013

новичок
RocKI> На дозвуке, точнее до трансзвука (М~0.8) коэффициент сопротивления Сх можно считать примерно постоянным. При переходе на сверхзвук Сх начинает резко расти и достигает максимума в районе скорости звука (М=1), а затем начинает плавно снижаться.

О. Спасибо. А механизм этого явления можете вы можете пояснить? (Ну или хотя бы сказать где читать?)
 43.043.0
DE Fakir #21.01.2016 21:31  @Leopold2013#21.01.2016 20:51
+
-
edit
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★★☆
Совсем в двух словах - при малых числах Маха (пока скорость не больше 0,5-0,8 звуковой) воздух можно считать несжимаемой жидкостью (как вода), при бОльших скоростях сжимаемость становится заметна, и это влияет. Чем больше скорость - тем сильнее сжимается воздух, если на пальцах. А раз плотность другая - естественно коэффициент будет меняться.

Графики правильные, постоянному коэффиценту на них соответствует левая часть, где "полочки" - как раз они и отражают постоянство коэффициентов в том диапазоне скоростей.
 28.028.0
RU Бывший генералиссимус #21.01.2016 21:57  @RocKI#21.01.2016 18:52
+
-
edit
 
Leopold2013>> Отсюда вопрос - так должен ли Cd с изменением скорости меняться, или это я чего-то не понимаю?
RocKI> Путаница обычно из-за того, что в разных источниках разговор ведется о разных диапазонах скоростей. На дозвуке, точнее до трансзвука (М~0.8) коэффициент сопротивления Сх можно считать примерно постоянным.

Учебники пишут, что хорошее постоянство только до М=0,5, дальше он начинает расти, хотя и медленно.

RocKI> При переходе на сверхзвук Сх начинает резко расти и достигает максимума в районе скорости звука (М=1), а затем начинает плавно снижаться.

Максимум Сх приходится не на скорость звука, а где-то на М=1,1..1,25, в зависимости от формы тела. Снижается он примерно до М=3,5, а дальше опять начинает расти, хотя и намного меньше и медленнее, чем при переходе звукового барьера. Была у меня книжка про гиперзвуковые ЛА, сейчас хватился, не могу найти.
 11.011.0
RU RocKI #21.01.2016 22:20  @Leopold2013#21.01.2016 20:51
+
-
edit
 

RocKI

опытный

Leopold2013> О. Спасибо. А механизм этого явления можете вы можете пояснить? (Ну или хотя бы сказать где читать?)

Ну, механизм не очень простой. Суть в том, что до трансзвука имеет место обычное, чаще всего ламинарное (безотрывное) обтекание. При приближении к скорости звука на поверхностях сужения (задняя часть профиля стабилизатора, задняя часть корпуса) начинают появляться местные сверхзвуковые зоны. Грубо говоря, как в сопле Лаваля, поток разгоняется до сверхзвука. Возникают скачки уплотнения, т.е. зоны в которых повышение даления от обтекания скачком уменьшается из-за выхода на сверхзвуковую скорость. Они весьма энергозатратны, что приводит к росту сопротивления. Сначала они возникают у самой кромки, потом распространяются вперед, возникает система мелких скачков, и наконец в районе звуковой скорости образуется один мощный присоединенный скачек давления. В этот момент сопротивление максимально.
Почему сопротивление потом начинает снижаться уже не помню. Что-то там с уменьшением влияния волнового компонента сопротивления и рост влияния энергетически-энтропийных факторов.
По-моему все это есть у Хемша

library

Меня часто спрашивают, что почитать по ракетостроению. И действительно, самым лучшим источником знаний пока что остаётся книга. Те книги и статьи, которые я посчитал полезными решил собрать в библиотеку. Для просмотра книг в формате DjVu нужна программка DjViewer. И. В. Кротов "Модели ракет" Проектирование Издательство ДОСААФ СССР, Москва, 1979 Скачать 5,5 Мб В. Канаев "Ключ - на старт!" Издательство Молодая гвардия, 1972 Скачать 1,82 Мб М. Авилов "Модели ракет" (проектирование и полет) Издательство ДОСААФ, Москва, 1968 Скачать 1,07 Мб В. // Дальше — rocki-ars.rocketworkshop.net
 
RU RocKI #21.01.2016 22:36  @Бывший генералиссимус#21.01.2016 21:57
+
-
edit
 

RocKI

опытный

Б.г.> Учебники пишут, что хорошее постоянство только до М=0,5, дальше он начинает расти, хотя и медленно.

Я с этим не соглашусь, поскольку "примерно постоянно" сопротивление где-то до М=0,75. "Примерно постоянно" означает, что в этом диапазоне оно может и немного падать и немного расти, причем здесь нет такой отсечки 0,5М. Точка 0,75М тоже не железная, и зависит от профиля, хотя и не очень сильно.


Б.г.> Максимум Сх приходится не на скорость звука, а где-то на М=1,1..1,25, в зависимости от формы тела. Снижается он примерно до М=3,5, а дальше

Ну, про гиперзвук я ничего не говорю. А вот диапазон М=1,1..1,25 явно завышен. Обычно на М=1,2 уже наблюдается резкое падение Сх.

Вообще, тут спорить абстрактно не очень правильно. Ведь для тупоносого тела вообще падение сопротивления при преходе за звук может и не наблюдаться. Т.е. разговор надо вести с привязкой к форме.
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
RU Leopold2013 #22.01.2016 17:01
+
-
edit
 

Leopold2013

новичок
Вот! Fakir, вы эффективно вправили мне мозги. :D Вот теперь оно начало считать. А всё дело было в том, что я не учитывал сжимаемость воздуха на больших скоростях (не ту модель выбрал при расчётах в ANSYS). И ведь я знал про то что на больших скоростях воздух сжимается. Просто я думал что ансис тоже это сообразит без дополнительных пинков.

RocKI, спасибо за ссылку, литература эта мне пригодится. :)
 43.043.0

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru