آیرودینامیک بالای یک بال چه تفاوتی با ایرفویل دارد

مدیران انجمن: parse, javad123javad

ارسال پست
نمایه کاربر
رهام1380

نام: رهام حسامی

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۹/۶/۲۰ - ۰۹:۴۸


پست: 103

سپاس: 15

جنسیت:

تماس:

آیرودینامیک بالای یک بال چه تفاوتی با ایرفویل دارد

پست توسط رهام1380 »

ایرفویل نشان دهنده سطح مقطع بال است و وقتی بسیاری از ایرفویل ها برای کل دهانه ادغام می شوند ، آنچه به دست می آوریم بال است. این تفاوت عمده بین ایرفویل و بال را ایجاد می کند که ایرفویل را یک بدنه 2 بعدی و بال را به عنوان بدنه 3 بعدی ایجاد می کند.اکنون وقتی در حال بررسی یک ایرفویل هستیم ، جریان نیز مانند این 2 بعدی خواهد بود:و بالابر به دلیل اختلاف فشار بین سطح پایین و بالایی ایرفویل تولید می شود
اما وقتی جریان بالای یک بال را در نظر بگیریم ، آنگاه تأثیر 3 بعدی جریان وارد عمل می شودو بالابر به دلیل اختلاف فشار بین سطح بال پایین و بال بال تولید می شود. اما یک اثر نهایی نیز وجود دارد که اساساً حرکت جریان از سطح پایین (منطقه فشار بالا) به سطح بالا (منطقه فشار کم) در انتهای بال است. این اثر در شکل نشان داده شده است:این اثر نهایی باعث تشکیل گردابه ها در انتهای بال می شود که در نهایت در مقایسه با ایرفویل باعث می شود بالابر از روی بال کاهش یابد.
ایرفویل به سادگی مقطع برش خورده یک بال است. بزرگترین دلیل تفاوت در مقادیر بالابر و درگ برای یک ایرفویل و یک بال ، متشکل از همان ایرفویل ، اثر ذاتی وجود یا عدم وجود یک بازه بال محدود است.
به طور معمول ، ضرایب بالابر و کشش ایرفویل با استفاده از واحد به عنوان سطح در فرمول Lift / Drag محاسبه می شوند. هنگامی که اثرات آیرودینامیکی مرتبط با یک باز بال محدود را در نظر می گیرید ، مانند مورد بال ، جریان رو به بالا در نوک بال ایجاد می شود که به دلیل اختلاف فشار بین سطح بالا و پایین باعث تشکیل گردابه ها می شود. این گردابه ها باعث از بین رفتن انرژی می شوند زیرا به قابلیت بالابری بال کمک نمی کنند. علاوه بر این ، گردابه ها باعث تغییر در زاویه حمله محلی می شوند ، یک شستشو ایجاد می کنند و از بالابر کلی می کاهند و کشش ناشی از لیفت را افزایش می دهند.
چرا هوا از قسمت بالای ایر فویل سریعتر جریان می یابد؟
یک موتور جت و یک پروانه با دمیدن هوا به عقب ، رانش ایجاد می کنند. روتور هلی کوپتر با دمیدن هوا به سمت بالا باعث تولید لیفت می شود. به همین ترتیب ، یک بال با هدایت هوا به سمت پایین ، تولید بالابر می کند. یک موتور جت ، یک پروانه ، روتور هلیکوپتر و یک بال همگی با همان فیزیک کار می کنند: هوا در جهت مخالف نیروی مورد نظر شتاب می گیرد.
لیفت یک نیروی واکنش است. یعنی بالها با منحرف کردن هوا به سمت پایین بلند می شوند.
شکل جریان هوا در اطراف بال نشان می دهد. هوا به دور بال تقسیم شده و با کمی زاویه رو به پایین بال را ترک می کند. این هوا که به سمت پایین حرکت می کند پایین شستشو است و عملیاتی است که به عنوان واکنش خود باعث ایجاد لیفت می شود. در این شکل ، پس از عبور از روی بال ، تغییر خالصی در هوا ایجاد شده است. بنابراین یک نیرو در هوا و یک نیروی واکنش در بال عمل می کنند.بالابر وجود دارد
اشتباه نکنید که تصویری ذهنی از برخورد هوا به پایین بال و منحرف شدن آن به سمت پایین برای تولید لیفت ایجاد نشود.
درست است که به دلیل انحراف هوا از پایین بال می تواند مقداری بلند شود ، اما بیشتر این بالابر به دلیل عمل بالای بال است .
فشار کم که در بالای بال تشکیل می شود ، هوا را به پایین شتاب می دهد.
خم شدن هوا به نیرویی از قانون اول نیوتن احتیاج دارد. طبق قانون سوم نیوتن ، هوا باید نیرویی برابر و متضاد را به هر آنچه که آن را خم می کند ، وارد کند ، در این حالت بال. وقتی هوا خم می شود ، باید یک نیروی رو به پایین روی آن باشد و یک نیروی رو به بالا برابر با قانون سوم نیوتن وجود دارد. خم شدن هوا عملی است ، در حالی که بالابر روی بال واکنش است.
خوب ، بنابراین چگونه فشار کم در بالای بال شکل می گیرد؟
اولین چیزهای اول: چگونه هوا روی بال خم می شود؟
این سوال احتمالاً چالش برانگیزترین سوال در درک پرواز است و یکی از مفاهیم کلیدی است.
ابتدا پرواز با سرعت کم (زیر صوت) را در نظر بگیرید. در پرواز با سرعت کم ، نیروهای موجود در هوا و فشارهای ناشی از آن به قدری کم است که نه تنها هوا را سیال می دانند بلکه سیالی غیرقابل تطبیق محسوب می شوند. این بدان معناست که حجم جرم هوا ثابت می ماند و جریانهای هوا از یکدیگر جدا نمی شوند و فضاهای خالی (شکاف) ایجاد می کنند.
نکته دوم برای درک این است که ارتباط ساده با یکدیگر برقرار است. به یک جریان ساده ، در پرواز حالت پایدار ، می توان به عنوان مسیر یک ذره در هوای متحرک نگاه کرد. این مسیری است که یک جسم سبک و سبک می تواند جریان هوا را از روی بال طی کند. '
(چرا؟ برای ایجاد "بالابردن" روی بال به عنوان یک نیروی واکنش).
شستشوی جلوی بال کمی جالب تر است. هوا مایع است ، به این معنی که می تواند به خود و همچنین چیزهای دیگر فشار وارد کند. فشار هوا به شدت هوا ، حتی هوای جلوی بال را تحت تأثیر قرار می دهد.
در امتداد لبه جلوی بال یک نقطه رکود وجود دارد. در هواپیما ، خط راکد طول بالها را طی می کند ، . نقطه رکود دیگری در لبه انتهایی وجود دارد. این مکانی را مشخص می کند که هوایی که از بالای بال عبور می کند دوباره به هوایی که از زیر بال عبور می کند پیوست. به آن نقطه ایستایی گفته می شود زیرا سرعت هوا در آن نقطه صفر است. هوا در آنجا "راکد" است.
Field زمینه سرعت یک بال
هنگامی که بال تولید بالابر نمی کند ، فقط یک مانع کوچک در برابر جریان هوا است . عبور هوا از کنار بال کمی تأخیر دارد ، اما این تقریباً همه است. هوایی که کمی از بال عبور کرده تقریباً به همان اندازه هوای مربوطه که از زیر بال عبور می کند به تأخیر می افتد. هنگامی که بال در حال تولید بالابر است
flow جریان هوا در زوایای مختلف حمله
هوایی که از بالای بال عبور می کند خیلی زودتر از لبه عقب می رسد اگر اگر بال بالابر تولید نمی کرد. هوایی که از زیر بال عبور می کند به طور قابل توجهی به تأخیر می افتد. این اثرات کاملاً در فاصله ای بالا و پایین بال گسترش می یابد.
تغییر سرعت فقط موقتی است. با رسیدن هوا به لبه عقب و پس از آن ، به سرعت به سرعت اصلی و جریان آزاد خود باز می گردد.
الگوهای فشار نزدیک به یک بال
flow جریان هوا و فشار نزدیک بال
ارتباط بین خطوط ساده به صورت فشار و ویسکوزیته بیان می شود. فشار نیرو در هر منطقه است که هوا به جریان همسایه وارد می کند. ویسکوزیته در یک گاز یا مایع مربوط به اصطکاک بین مواد جامد است.
به دو جریان ساده مجاور با سرعت متفاوت فکر کنید. از آنجا که سرعت این خطوط جریان متفاوت است ، نیروهای بین آنها سعی می کنند جریان آهسته تر را سرعت بخشیده و جریان سریعتر را کاهش دهند. سرعت هوا در سطح بال نسبت به سطح بال دقیقاً صفر است. این بیان گرانروی است. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است ، سرعت هوا با فاصله از بال افزایش می یابد.
سرعت هوا با فاصله از بال افزایش می یابد. همچنین توجه داشته باشید: برخلاف آنچه در برخی از كتابهای درسی گفته می شود ، جریانهایی كه در جریان برخورد به بال بالایی و جریان بال پایین از هم جدا می شوند ، در اولین برخورد با لبه جلویی ، در لبه انتهایی با هم تلاقی نمی كنند. دوقلوها در بدو تولد از هم جدا می شوند!
حال تصور کنید که اولین خط ساده با سرعت غیر صفر فقط نقطه بالای بالای بال را چرای می کند. اگر قرار باشد در ابتدا مستقیماً به عقب برگردد و از بال پیروی نکند ، بین آن و بال حجم هوای با سرعت صفر وجود دارد. نیروها این هوا را از بال دور می کنند و بدون یک جریان ساده برای جایگزینی آن ، فشار کاهش می یابد. این کاهش فشار تا زمانی که سطح بال را دنبال نکند ، جریان را خم می کند. جریان بعدی فوق به دنبال اولین کار با همان روند و غیره خواهد بود.
خطوط اصلی با فاصله از یک بال برای یک فاصله کوتاه سرعت افزایش می یابد. به این منطقه از سرعت هوا که به سرعت تغییر می کند لایه مرزی گفته می شود . اگر لایه مرزی آشفته نباشد ، گفته می شود که جریان به صورت لایه ای است.
بنابراین خطوط جریان با کاهش فشار خم می شوند. به همین دلیل است که هوا توسط بالای بال خم می شود و فشار بالای بال کاهش می یابد. این فشار کاهش یافته با فاصله بالاتر از بال کاهش می یابد اما اساس بالابردن بال است. فشار کم شده با سرعت صدا به بیرون منتقل می شود و باعث می شود مقدار زیادی هوا به دور بال خم شود..
لازم به ذکر است که سرعت جریان یکنواخت از بالای بال بیشتر از سرعت جریان آزاد است که همان سرعت هوای بدون مزاحمت در فاصله ای از بال است. خم شدن هوا باعث کاهش فشار بالای بال می شود. این کاهش فشار باعث شتاب گرفتن هوا می شود. غالباً آموزش داده می شود که شتاب هوا باعث کاهش فشار می شود. در واقع ، این کاهش فشار است که هوا را تسریع می کند ، مطابق با قانون اول نیوتن.
تصویر

ارسال پست