Перехитрим Ньютона. Часть 1. Статья №84. 25.10.18.


Итак, мы продолжаем анализ динамического взаимодействия двух тел с разными скоростями, но теперь одно из этих тел – газ или жидкость.

У нас с вами есть существенное преимущество перед Ньютоном и его современниками, заключающееся в том, что за последние сто лет накоплен гигантский фактический материал, касающийся особенностей силового взаимодействия твёрдых тел с потоками жидкости и газа. Это позволяет нам уверенно опираться на достоверные результаты экспериментов, проведённых в лучших аэро и гидро лабораториях всего мира.

При замене летящего шара на поток жидкости или газа, и замене призмы на лопасть, картина их силового взаимодействия изменяется кардинальным образом.

Что же именно меняется? Во-первых, замена летящего шара на поток газа позволяет, благодаря эффекту Коа́нда, примерно вдвое увеличить протяженность криволинейной поверхности лопасти, в сравнении с поверхностью призмы. Но это только первый бонус.

Во-вторых, поток при взаимодействии с лопастью создаёт, помимо напора со стороны вогнутой поверхности лопасти, разрежение на её выпуклой поверхности. Это разрежение обычно вдвое превышает напор на вогнутой поверхности, что даёт нам шанс увеличить суммарное давления на лопасть ещё в три раза.

В-третьих, горизонтальная проекция динамической силы, действующей на лопасть, за счёт установки лопасти под бóльшим углом к линии движения, существенно возрастает, что опять же увеличивает импульс, получаемый быстроходной лопастью.

Таким образом, появляется реальная возможность полной передачи импульса от “медленного” потока воды к “быстрой” лопасти без каких-либо потерь.

В качестве примера, мы рассмотрим вариант с трёхкратным превышением скорости лопасти над скоростью потока газа (жидкости). При таком соотношении скоростей, угол встречи потока с лопастью составляет тот же угол 18,4 градуса, Перехитрим Ньютона. который имеет место при встрече шара с призмой, с той же трёхкратной разницей скоростей. В своих расчётах мы будем опираться на диаграмму Су – Сх, полученную опытным путём в аэродинамической лаборатории Гёттингенского Университета (см. Приложение N 1).

Профиль лопасти выбираем самый простой – желобковый с постоянным радиусом кривизны и с высотой профиля 10% относительно его хорды.

При обтекании движущейся со скоростью U лопасти потоком газа, направление которого перпендикулярно линии движения лопасти, мы получаем (относительно лопасти) омываемый поток, скорость которого заметно превышает истинную скорость потока V. Например, при утроенной скорости лопасти (U), по отношению к истинной скорости потока (V), происходит векторное сложение скоростей, и результирующая (вымпельная) скорость потока относительно лопасти равна:

С = (U2 + V2)0,5 = (3V 2 + V2)0,5 = V•100,5 = 3,162 V.

Продолжение следует...



Зашли в тупик?
Ищите новые пути!

Оформим патент на ваше изобретение.
Обращайтесь к патентному поверенному РФ рег. №358
Надежде Станиславовне Ковальчук:

Телефон: +7 (495) 737-63-77 доб. 4020



Автор:  Игорь Юрьевич Куликов

Возврат к списку