Рассуждения о природе подъемной силы крыла

[mpn]

А я покажу, откуда берётся циркуляция и как её в уме посчитать.

Я знаю как Жуковский придумал "Циркуляцию" и знаю зачем.
Но мне будет интересно выслушать вашу версию по данной теме.
Расчет?!
О расчет это приветствуется..... на форумах практически нет людей, которые по формуле могут сделать пример расчета.
Если вы мне покажите пример расчета ПС по формуле циркуляции - я вам куплю бутылку коньяка (хорошего). У меня с дельталета 10 прыжков и куча друзей в планерном клубе и 10 лет стажа работы в качестве механика (подработка).

 

[mdp-shnik]

Сейчас мы поймаем циркуляцию за хвост, и больше никто не сможет сказать, что её нет. Пусть мы имеем летящее крыло единичной длины с каким-либо профилем. Берём за аксиому, что под крылом давление p1 больше, чем p2 над ним. т.е. имеем разность давлений. Иначе подъёмной силы не будет. Сразу заметим, что площадь нашего крыла равна 1*b, т.е. его хорде.

Мысленно возьмём в руки гибкий тонкий шланг с длиной L, и площадью сечения s. Приставим шланг обоими концами к носку профиля. В шланге ничего не произойдёт. Но, когда мы начнём перемещать один конец шланга по верхней части профиля, а другой – по нижней, то в шланге воздух придёт в движение, уходя из области повышенного давления в область пониженного.

На воздух действует сила

F = Δp*s.

Эта сила разгоняет воздух до скорости Δv, которая растёт по мере перемещения концов шланга по контуру профиля. Применим к воздуху закон сохранения импульса:

F*Δt = m*Δv,

Где Δt – время протекания воздуха массы m, за которое скорость увеличивается на Δv.

Очевидно, что

m = ρ*L*s.

Из этих соотношений имеем:

Δp* Δt = ρ*L*Δv.

Площадь сечения s сократилась. Когда концы шланга достигнут задней кромки профиля, скорость Δv воздуха в нём достигнет максимальной. Обозначим её посредством ω. Время Δt станет равным времени перемещения шланга со скоростью Vшл по длине хорды b. Т.е.

Δt = b/ Vшл.

Подставляя Δt и ω и учитывая, что Δp*b равно подъёмной силе Р, получим

P = ρ Vшл L ω По смыслу сомножителей Vшл является скоростью полёта, а произведение Lω в математике называют циркуляцией Г.

Итак, подъёмная сила крыла равна:

P = ρ*V*Г – формула Жуковского.

Теперь вопрос: какой смысл в циркуляции?

Рассмотрим прямоугольник со сторонами а и b, который обдувается ламинарным потоком воздуха (пусть это будет идеальная жидкость). Всюду скорость потока одинакова и равна ω. Поток разделяется посередине стороны а.

Циркуляцию нужно считать так:

а*ω* ½ + b*ω + a*ω*1/2 – a*ω*1/2 – b*ω - a*ω*1/2 = 0.

Здесь учтено, что скорость это вектор. Отсюда и изменение знака. Ясно, что если бы хотя бы на любой стороне скорость была бы другая, то циркуляция стала бы отличной от нуля.

 

[mpn]

Приставим шланг обоими концами к носку профиля.

Нарисуйте.

 

[Михаил-Нск]

mpn:

Нижняя плоскость крыла "набегает" на неподвижные молекулы воздуха и уплотняет их - давление растет.
Верхняя плоскость крыла "убегает" от молекул воздуха и разжимает (разрежает) их - давление падает.
Давление в воздухе зависит от Концентрации.
Можно сказать и так:
Нижняя плоскость крыла повышает Концентрацию воздуха локально в ПГслое - давление растет.
Верхняя плоскость крыла уменьшает Концентрацию воздуха локально в ПГслое - давление падает.

Да-да, но как быть с отсутствием обтекания? Концентрация есть, а обтекания нет. Ну, подгоняйте свою хорошо выученную физику под действительность.
Скучно становится, Анатолием попахивает - ляпнул, соскочил.

 

[mdp-shnik]

Нарисуйте.

Нарисовал, да забыл прикрепить. На рисунке под скоростью V следует понимать Vшл или полётную скорость, направленную в обратную сторону. Просто моя программа корел глюкнула.

 

[mdp-shnik]

Увы, но в части аэродинамики Вы хватанули лишнего особенно по поводу вот этого : "Видим, что в планирующем полете подъемная сила меньше веса аппарата.".

Я вспомнил, почему я так думаю. Лет 20 назад я пытался понять, почему с остановленным мотором дельталёт снижает свою балансировочную скорость? Я это понял. Однако, если прижать трапецию, чтобы скорость восстановить, то подъёмная сила станет прежней, но её проекция на вертикальную ось будет меньше веса аппарата. Поэтому однозначного ответа о величине подъёмн6ой силы в планирпующем пполёте нет.

 

[казак]

Вот в трубах там есть зависимость давления от скорости которое задается конфигурацией трубы как некие конкретные размеры сечения.
Теперь посмотрим на мифические. то есть несуществующие трубки тока в пространстве не имеющем никаких жестких стенок.

Если смотреть воздух с точки зрения молекулярного строения , то можно объяснить падение давления при увеличении скорости течения воздуха по трубе..За счёт вязкости часть молекул вещества (воздуха) цепляются своими связями за поверхность трубы , прилепая к ней в пограничном слое , и тем самым уменьшая плотность оставшегося движущегося по трубе воздуха ..Падает плотность - падает давление..При увеличении скорости движения в пристеночном пространстве будет больше тормозиться молекул , тем самым ещё больше уменьшая плотность и соответственно давление.. В случае отсутствия стенок в "мифических" трубках этого реального процесса нет , соответственно нет и падения плотности , а следовательно и давления..

 

[daredevil]

Мысленно возьмём в руки гибкий тонкий шланг с длиной L, и площадью сечения s.

Очень красивый мысленный эксперимент, только надо добавить: длина шланга должна быть такой, чтобы можно было пренебречь порциями воздуха, влетающими и вылетающими за время прохождения концов шланга мимо профиля.

 

[Иванов]

Поразмыслив, я пожалуй, соглашусь с Анатолием...

Бернулли - это для "лохов"...

Для детей и студентов троечников пойдет. Но, для реальных расчётов динамики газа и объяснения возникновения подъёмной силы на профиле, ни как не годится...

С нетерпением жду, когда же, после стольких лет указания на неприемлемость применения уравнения Бернулли для правильного аэродинамического расчёта, он предоставит нам свои решения уравнения Эйлера.

Конечно, если ещё и учитывать сжимаемость воздуха ( для уточнённого решения ), то получается более сложная система из девяти эллиптических интегралов... Но, современные численные методы и ряд допущений / упрощений, позволяет найти решение... А процесс установившегося обтекания профиля можно считать "квази-стационарным".


Так же, правды ради, хочу поддержать и товарища, вспомнившего про "концентрацию". Он верно подметил, что без учёта вязкости, а так же сжимаемости воздуха, решение уравнений Эйлера будет очень далеко от желаемой точности...
Конечно, нам понятен его намёк, что правильнее будет применить уравнение Навье- Стокса.

Однако, и оно даёт хорошее решение только для одноатомных газов... А ведь воздух, это не только смесь двухатомных и одноатомных гахов, но в них ещё и "растворена" вода.

Так же, говорят, что применение уточнённого подхода к решению уравнения Навье-Стокса, учитывая сжимаемость и вязкость (тензор Коши ), требует определить термодинамические параметры среды. А, затем, и ввести четвёртую "координату" - время...

Поскольку сам я, человек не учёный, очень надеюсь, что вышеупомянутые высокообразованный товарищи не откажут в любезности разъяснить наиболее интересные моменты в решении этого сложного вопроса...

Понимая сложность задачи, прошу не "выливать" на голову всё сразу. Поскольку даже "слона удобнее есть по частям". Можно начать с объяснения чисто математической проблемы "существования и гладкости решения..."

Надеюсь на скорый ответ от уважаемых знатоков. После чего, мы с высокоучёным сообществом обсудим интересную идею, которая пришла мне прямо в ум, когда я размышлял на тему природы образования подъёмной силы на крыле...
"Воздух, как неньютоновская жидкость"...

 

[Anatoliy.]

А это выглядит как сопротивление, а именно как индуктивное сопротивление.

Индуктивное сопротивление как было проекцией подъемной силы на направление полета, так и будет проекцией в полном соответствии с канонами аэродинамики.
Это у вас всякая спиралька в голове ассоциируется с катушкой индуктивности. А у остальных понятие индуктивное ассоциируется с проекцией на направление полета.

Для его оценки есть формула. Если что, могу привести.

Мало привести формулу, надо еще и уметь её вывести. Вот когда научитесь выводит формулу индуктивного сопротивления тогда и поймете что и откуда берется.
Интересно как Вы будете выводить формулу из спиралек, которые закручиваются далеко за крылом и уже не участвуют ни в подъемной силе, ни в сопротивлении..

Напомню, что подъёмная сила направлена не просто вверх. Она перпендикулярна плоскости крыла.

Вот это перл !!!!!
А подумать, а заглянуть в учебники, а посмотреть в АДТ не пробовали?

 

[Иванов]

Вот, вам!
😁

 

[Anatoliy.]

Анатолий, Вы занимаете позицию носителя истины в последней инстанции, так сказать непризнанного гуру. Прежде всего это намекает на отсутствие у Вас критического мышления.

Вот с критическим мышлением у меня всё в порядке.
Читаю написанное и критически сверяю с законами физики.
Только и всего.
Когда что то написанное противоречит законам физики я критикую автора не взирая на его степень учености и преклонения фанатов.

Недопущение альтернативы не позволяет Вам разобраться в том, что сделали предшественники.

И с альтернативами у меня все в порядке если они не нарушают законов физики.

Вам разобраться в том, что сделали предшественники.

И с предшественниками я разобрался. Много их было. Кто строго следует законам, а кто их игнорирует. Все по полочкам разобраны.

Остальное всё содрано у классиков. И содрано так, чтобы было понятно самому неподготовленному читателю.

То есть Вы сдирали как двоечник не включая критическую оценку, в чем обвиняете меня?

Похвастаюсь: книгу редактировала филолог С.Фомина (блондинка). Она всё поняла и с её подачи книга была издана.

Ну филолог всё поняла типа все слова ей были знакомы.
Вы бы лучше отдали свою книгу для рецензии физику.
Тогда бы был толк.
А Вы обратились к блондинке.
Подозрительно, особенно если про блондинок хотим множество анекдотов на тему их уровня интеллекта.

 

[daredevil]

Для понимания циркуляции. Тролли, проверьте себя. Вот ламинарное течение. Линии тока прямые. Есть ли циркуляция по контуру К?

Правильный ответ: есть. В физике Г - это циркуляция вектора скорости, а не физическое круговое движение среды. Хотя, как наглядно показал mdp-shnik, циркуляцию вектора можно "поймать" и перевести во вращательное движение с помощью шланга или, например, с помощью колеса с лопатками.

 

[Anatoliy.]

В N-й раз напомню, что уравнение Бернулли это частный случай уравнения Эйлера. При стационарном одномерном потоке уравнение Эйлера вырождается в уравнение Бернулли. Это к вопросу обратимости.
Последний раз предлагаю: отрекись признай и покайся)

Вот никак в голову не возьму как этого Эйлера приложить к неподвижному воздуху.
Подскажите как это следует правильно сделать, если изначально и кинетическая энергия равна нулю, и скорость изначально равна нулю и давление изначально было равно окружающему давлению в спокойном воздухе.
Но вся эта возня с уравнениями для определения давлений коту под хвост, так как в физике нет другого способа создания силы в безопорном пространстве кроме как за счет отбрасывания рабочего тела. В нашем случае это воздух.
Вот давно выкладывал картинку поясняющую всю бесполезность что то отыскать в области разрежении над крылов ровно как и в области с повышенным давлением.


Где Вы там нашли животворную силу разреженного пространства тянущую крыло вверх?

Посмотреть вложение 579711Посмотреть вложение 579711

 

[mpn]

Концентрация есть, а обтекания нет.

Концентрация есть, а обтекания нет.
А что это как то связано?
Может вы знаете что такое концентрация?

 

[mpn]

Нарисовал

Колесо перед профилем это шланг? Где направление перетекания воздуха в шланге?
Где циркуляция воздуха вокруг крыла? Где направление циркуляции? Где скорость циркуляции? Где скорость потока?
Вы как собираетесь пример расчета делать без исходных данных? В уме? Мне в уме не надо, мне надо на бумаге.
Делайте полноценный рисунок под вашу теорию. Пока ваш рисунок пуст. Пока я вижу профиль на колесе.

Циркуляцию нужно считать так:

а*ω* ½ + b*ω + a*ω*1/2 – a*ω*1/2 – b*ω - a*ω*1/2 = 0.

Чудненько! Скоро покажите что и как в эту формулу надо подставлять и что у вас получится в конечном итоге.
Кстати единицу измерения Циркуляции вы уже придумали?
Или у вас Циркуляция изначально равна НУЛЬ.
Ноль в физике означает что этого нет.
Если у вас Циркуляция НОЛЬ, то у вас нет Циркуляции.

 

[mpn]

Однако, если прижать трапецию, чтобы скорость восстановить, то подъёмная сила станет прежней, но её проекция на вертикальную ось будет меньше веса аппарата.

У ЛА нет веса.
Вес у опоры, опоры в полете у ЛА нет.
У ЛА есть сила тяжести (mg).
Что такое ПС в вашем понимании?

 

[daredevil]

как этого Эйлера приложить к неподвижному воздуху.

Если при пролёте крыла воздух останется неподвижным - разрешаю не прикладывать) В противном случае - так, как описал Иванов))

Вы же импульс хотели считать? Вот и считайте по Эйлеру скорость в зависимости от давления и времени. Если не хотели считать давление в зависимости от скорости.

 

[mpn]

Если при пролёте крыла воздух останется неподвижным - разрешаю не прикладывать) В противном случае - так, как описал Иванов))

Вы же импульс хотели считать? Вот и считайте по Эйлеру скорость в зависимости от давления и времени. Если не хотели считать давление в зависимости от скорости.

При полете воздух не может оставаться неподвижным. Крыло воздействует на воздух и воздух начинает лететь вместе с крылом. У воздуха проявляется ВЯЗКОСТЬ.
Куда крыло - туда и воздух.
Что собираетесь считать?
Скорость воздуха в ПГСлое, относительно крыла равна НУЛЮ.
Или вы школу не посещали?

Скорость тела зависит от Силы приложенной к телу.
Давление зависит от Концентрации.