Leopold2013
инфо
инструменты
Fakir
Реклама Google — средство выживания форумов :)
-
/1101553-item_2413.jpg)
Коэффициент сопротивления формы
Не понимаю поведение Cd при транс- и сверхзвукеТеги:
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?
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?
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.
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.
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?)
О. Спасибо. А механизм этого явления можете вы можете пояснить? (Ну или хотя бы сказать где читать?)
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.
Графики правильные, постоянному коэффиценту на них соответствует левая часть, где "полочки" - как раз они и отражают постоянство коэффициентов в том диапазоне скоростей.
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.
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.
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
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
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.
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.
Реклама Google — средство выживания форумов :)
Leopold2013
новичок
Вот! Fakir, вы эффективно вправили мне мозги. 
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.
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.
Copyright © Balancer 1997..2018
Создано 21.01.2016
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.
Создано 21.01.2016
Связь с владельцами и администрацией сайта: anonisimov@gmail.com, rwasp1957@yandex.ru и admin@balancer.ru.
