stringtranslate.com

Подковообразный вихрь

Подковообразный вихрь, вызванный (чисто теоретически) равномерным распределением подъемной силы по крылу самолета. Также показан начальный вихрь.
Любое изменение распределения подъемной силы по размаху крыла приводит к образованию вихря, выходящего за пределы крыла, согласно теории подъемной линии . Начальный вихрь также показан.
Реалистичное распределение подъемной силы приводит к образованию сложной вихревой структуры позади самолета.

Модель подковообразного вихря представляет собой упрощенное представление вихревой системы, присутствующей в потоке воздуха вокруг крыла . Эта вихревая система моделируется связанным вихрем (связанным с крылом) и двумя отстающими вихрями , поэтому имеет форму, отдаленно напоминающую подкову . [ 1] [2] Начальный вихрь сбрасывается, когда крыло начинает двигаться через жидкость. Этот вихрь рассеивается под действием вязкости , [ 3] как и отстающие вихри, которые в конечном итоге рассеиваются далеко позади самолета.

Нисходящий поток воздуха связан с индуктивным сопротивлением и является компонентом системы хвостовых вихрей. [4]

Модель подковообразного вихря нереалистична, поскольку подразумевает равномерную циркуляцию (и, следовательно, согласно теореме Кутты–Жуковского , равномерную подъемную силу) во всех сечениях размаха крыла . В более реалистичной модели, теории подъемной линии , сила вихря изменяется вдоль размаха крыла, а потеря силы вихря сбрасывается в виде вихревой пелены по всей задней кромке, а не в виде единого следа на концах крыла. [5] Тем не менее, более простая модель подковообразного вихря, используемая с уменьшенным эффективным размахом крыла, но той же циркуляцией в средней плоскости, обеспечивает адекватную модель для потоков, индуцированных вдали от самолета.

Термин «подковообразный вихрь» также используется в ветротехнике для описания потока, создаваемого сильным ветром вокруг основания высокого здания. Этот эффект усиливается наличием невысокого здания прямо с наветренной стороны. Этот эффект изучался в UK Building Research Establishment между 1963 и 1973 годами [6] , а причина эффекта описана в современных учебниках по ветротехнике. [7]

В гидродинамике подковообразный вихрь образуется вокруг обтекаемых тел в текущей воде, например, вокруг опор моста. [8] Они могут вызывать размывание материалов дна как выше, так и ниже по течению от опоры. [ необходима цитата ]

В природе подковообразный вихрь может привести к образованию подковообразного облака . [9]

Примечания

  1. ^ Милликен, Кларк Б., Аэродинамика самолета , Рисунок 1.35.
  2. ^ Маккормик, Барнс У., Аэродинамика, воздухоплавание и механика полета , Глава 3
  3. ^ "Shed Vortex". NASA Glenn Research Center . Получено 24 февраля 2023 г.
  4. ^ Маккормик, Барнс У., Аэродинамика, воздухоплавание и механика полета , Глава 4
  5. ^ Маккормик, Барнс У., Аэродинамика, воздухоплавание и механика полета , рисунок 4.21
  6. ^ Пенварден, А.Д. Уайз, А.Ф.Е. Ветровая среда вокруг зданий, иллюстрация на обложке
  7. ^ Кук, Нью-Джерси. Руководство для проектировщиков по ветровой нагрузке строительных конструкций, Часть 1, Рисунок 8.7
  8. ^ Даргахи, Биджан (1989). «Турбулентное поле потока вокруг кругового цилиндра». Experiments in Fluids . 8 (1–2): 1–12. Bibcode : 1989ExFl....8....1D. doi : 10.1007/BF00203058.
  9. ^ «Невероятно редкое «подковообразное облако» было замечено в Неваде, и оно не давало покоя создателям мемов». Independent.ie . 12 марта 2018 г. Получено 12 марта 2018 г.

Ссылки

Смотрите также