Folyo (akışkanlar mekaniği) - Foil (fluid mechanics)

Bu makale Folyo (akışkanlar mekaniği) hakkındadır. Diğer folyo türleri için bkz. Folyo (belirsizliği giderme).

Bir folyo bir hareketin içine yerleştirildiğinde böyle bir şekle sahip katı bir nesnedir sıvı uygun bir saldırı açısı asansör (sıvı akışına dik olarak oluşturulan kuvvet) esasen daha büyüktür. sürüklemek (sıvı akışına paralel oluşturulan kuvvet). Sıvı bir gaz, folyoya bir kanat veya aerofoil ve sıvı ise Su folyoya denir hidrofolyo.

Folyoların fiziği

Orta dereceli hücum açısında bir NACA 0012 kanat profilinin etrafını düzene sokar

Bir folyo, öncelikle şekli ve saldırı açısı. Folyo, uygun bir açıyla yönlendirildiğinde, karşıdan gelen sıvıyı saptırarak, folyo üzerinde sapmanın tersi yönde bir kuvvet oluşturur. Bu kuvvet iki bileşene ayrılabilir: asansör ve sürüklemek. Folyonun çevresindeki sıvının bu "dönmesi", bir tarafta daha düşük ve diğer tarafta daha yüksek basınçla sonuçlanan eğimli akış çizgileri yaratır. Bu basınç farkına bir hız farkı eşlik eder. Bernoulli prensibi Bu nedenle, pozitif hücum açılarına sahip folyolar için ve düz plakalar dışında, folyo etrafında ortaya çıkan akış alanı, alt yüzeyden daha üst yüzeyde daha yüksek bir ortalama hıza sahiptir.[1][2][3][4]

Akış alanının daha ayrıntılı bir açıklaması, basitleştirilmiş Navier-Stokes denklemleri, sıvı olduğunda uygulanabilir sıkıştırılamaz. Bununla birlikte, havanın düşük hızlarda sıkıştırılabilirliğinin etkileri ihmal edilebilir düzeyde olduğundan, bu basitleştirilmiş denklemler, sıvı akışı ses hızından önemli ölçüde daha düşük olduğu sürece hem kanat profilleri hem de hidrofiller için kullanılabilir. Mach 0.3).[5][6]

Temel tasarım konuları

dejenere durum bir folyonun basit düz bir levhasıdır. Bir açıda ayarlandığında ( saldırı açısı ) akışa doğru plaka, üstünden ve altından geçen sıvıyı saptırır ve bu sapma plaka üzerinde bir kaldırma kuvvetine neden olur. Bununla birlikte, kaldırma oluştururken, aynı zamanda büyük miktarda sürükleme oluşturur.[7]

Basit bir düz plaka bile kaldırma oluşturabildiğinden, folyo tasarımında önemli bir faktör, sürtünmenin en aza indirilmesidir. Buna bir örnek, dümen bir tekne veya uçağın. Bir dümen tasarlarken önemli bir tasarım faktörü, gemiyi makul bir hızda döndürmek için yeterli kaldırma ihtiyacıyla dengelenen nötr konumunda sürüklenmenin en aza indirilmesidir.[8]

Hem havada hem de suda görülen hem doğal hem de insan yapımı diğer folyo türleri, hastalığın başlangıcını geciktiren veya kontrol eden özelliklere sahiptir. kaldırma kaynaklı sürükleme, akış ayrımı, ve ahır (görmek Kuş uçuşu, Fin, Kanat profili, Placoid ölçeği, Tüberkül, Girdap üreteci, Canard (yakın bağlantılı), Üflemeli kanat, Öncü kenar yuvası, Öncü kenar çıtaları ), Hem de Wingtip girdaplar (görmek Winglet ).

Kaldırılmış Ağırlık

Yükseklik ve Derinliğin Bir Fonksiyonu Olarak Kaldırılmış Ağırlık, deniz seviyesinin 20 km yukarısından 10 km altına: 10 m / s hızında 100 m kare (en boy oranı 10: 1) bir kanatla.
Yükseklik ve Derinliğin Bir Fonksiyonu Olarak Kaldırılmış Ağırlık, deniz seviyesinin 10 m'den 5 m altına: 10 m / s hızında 100 m kare kare (en boy oranı 10: 1) kanatla.

Kaldırılan ağırlık, kaldırma katsayısı, sıvı yoğunluğu, kanat alanı ve kareye göre gerçek hız ile orantılıdır. Yükseklik ve derinliğin bir fonksiyonu olarak kaldırılan ağırlığın karşılaştırılması, deniz seviyesinin 11 km yukarısından deniz seviyesinin 10 km aşağısına kadar toplamda yaklaşık 3.000 kat büyük farkları ortaya çıkarır ve aşağıdaki faktörlere ayrılır: ~ 4 zirve ve deniz seviyesi arasında , ~ 400 arasında yere yakın uçmakla suda plan yapmak arasında, ~ 2 su üzerinde uçmakla tamamen su altında durumda olmak arasında. En dramatik değişiklikler, farklı sıvılar ve irtifa seviyelerinden kaynaklanmaktadır. Kaldırma konusunu tartışmak için en ilginç alan deniz seviyesine yakın: yere yaklaşan uçaklar, su üzerinde plan yapan plakalar ve sadece suya çok az batmış hidrofoiller. Bunların arasında temel bir benzerlik vardır: Hemen hemen her şekil, çok kalın olmadığı sürece, (hava) folyo olarak çalışacak ve hücum açısı doğru aralıkta olduğunda kaldırma üretecektir.[9]

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ "... kanadın etkisi, hava akımına aşağıya doğru bir hız bileşeni vermektir. Yön değiştiren hava kütlesinin tepki kuvveti, ona eşit ve zıt bir yukarı doğru bileşen vermek için kanada etki etmelidir." İçinde: Halliday, David; Resnick, Robert, Fundamentals of Physics 3rd Edition, John Wiley & Sons, s. 378
  2. ^ "Gövde, akışta net bir sapma veya dönüş oluşturacak şekilde şekillendirilmiş, hareket ettirilmiş veya eğimli ise, yerel hız büyüklük, yön veya her ikisi olarak değişir. Hızın değiştirilmesi, gövde üzerinde net bir kuvvet oluşturur. " "Akış Dönüşünden Kaldırma". NASA Glenn Araştırma Merkezi. Arşivlenen orijinal 2011-07-05 tarihinde. Alındı 2011-06-29.
  3. ^ "Aerodinamik kaldırma kuvvetinin nedeni, kanat profiliyle havanın aşağı doğru ivmelenmesidir ..." Weltner, Klaus; Ingelman-Sundberg, Martin, Uçuş Fiziği - gözden geçirildi, dan arşivlendi orijinal 2011-07-19 tarihinde
  4. ^ "... bir akım çizgisi eğimli ise, akım çizgisi boyunca bir basınç eğimi olmalıdır ..."Babinsky, Holger (Kasım 2003), "Kanatlar nasıl çalışır?" (PDF), Fizik Eğitimi, 38 (6): 497–503, doi:10.1088/0031-9120/38/6/001
  5. ^ "... nesnelerin havada ve sudaki hareketi, hızları ses hızına yaklaşıncaya kadar aynı kanunlara uyar." (sayfa 41) "... akış hızları makul derecede düşük kaldığı sürece hava da sıkıştırılamaz olarak kabul edilebilir. Bu varsayım, uçaklar ses hızının yaklaşık üçte biri kadar ... daha yavaş uçtuğu sürece kabaca geçerlidir. "(Sayfa 61) Uçakların Uçmasını Sağlayan Nedir? Wegener, Peter P. Springer-Verlag 1991 ISBN  0-387-97513-6
  6. ^ "... V <100 m / s (veya V <225 mi / saat) olduğunda, düşük hızlı hava akışının da yakın bir yaklaşımla sıkıştırılamaz olduğu varsayılabilir." Anderson, John D. Jr. Uçuşa Giriş 4. baskı McGraw-Hill 2000 ISBN  0-07-109282-X s. 114
  7. ^ "Doğru hücum açısında tutulan düz bir plaka kaldırma oluşturuyor, ancak aynı zamanda çok fazla sürtünme yaratıyor. 1800'lerde Sir George Cayley ve Otto Lilienthal, eğimli yüzeylerin düz yüzeylere göre daha fazla kaldırma ve daha az sürtünme ürettiğini gösterdiler." http://quest.nasa.gov/aero/planetary/atmospheric/aerodynamiclift.html Arşivlendi 2011-10-27 de Wayback Makinesi
  8. ^ NASA. "Asansör nedir?". Arşivlenen orijinal 9 Mart 2009. Alındı 5 Temmuz 2011.
  9. ^ "Lifted_Weight_as_a_Function_of_Altitude_and_Depth_by_Rolf_Steinegger" https://doi.org/10.21256/zhaw-4058

Dış bağlantılar