А как вам такое с соседнего форума от коллеги
KSP
Правда про уравнение Бернулли и циркуляцию Жуковского
Ещё совсем недавно, читая про объяснение разности давлений вокруг профиля через уравнение Бернулли и циркуляцию Жуковского, я воспринимал это как само собой разумеющееся, как аксиому - заслуженные учёные разработали убедительные теории, признанные во всём мире. Но вдруг однажды я случайно обратил внимание на одну картинку в известной статье Хольгера Бабински "How do wings work?"
howwingswork.pdf 356,14К 4 Количество загрузок:. На картинке три скрина с последовательными фазами прохождения пульсирующих струек дыма вокруг профиля крыла:
По общепринятой теории в соответствии с уравнением Бернулли и циркуляцией Жуковского разность давлений на профиле для создания подъёмной силы происходит из-за разности скоростей потока вокруг профиля. Снизу поток замедляется, давление растёт. Сверху поток ускоряется, давление падает. Вроде всё логично. Но вот посмотрел я внимательно на эту картинку - и стал потихоньку выпадать в осадок! Нет, с нижней стороны профиля всё как по науке - поток явно замедляется, причём хорошо видно, что инициатором этого замедления является сам профиль - ближние к нему струйки наиболее заторможены. Но вот то, что происходит сверху профиля - взорвало мой мозг! Там не видно ускорения! Его там вообще нет!!! На всех трёх скринах как была самая верхняя струйка чуть впереди - так там и осталась, как двигались все остальные струйки вертикальной стеной - так и продолжили, более того, пара ближних к профилю струек даже притормозилась! (это явно не погранслой, эти две струйки слишком толстые для него). В моём понимании ускорение сверху должно было начинаться с ближних к профилю струек и затем распространяться вверх, образуя лесенку, подобно нижней стороне - ближние струйки правее, верхние левее. Но этого сверху профиля не происходит! А как же циркуляция Жуковского? Получается, там не циркуляция, а полу-циркуляция, которая работает только внизу? А если сверху нет ускорения, то ведь не должно быть и понижения давления? Однако многочисленные эксперименты показывают значительное падение давления именно сверху! Почему-то здесь убедительная теория не подтверждается практикой, неувязочка выходит...
Чтобы разобраться с этой нестыковкой было принято решение провести углублённые научные исследования в опытовом
бассейне тазике. В светлый тазик учёный-исследователь налил примерно 10см. воды и слегка посыпал чёрным перцем крупного помола. Часть перчинок осталась плавать сверху, другая опустилась на дно, относительно них было удобно смотреть движения на поверхности. В качестве профиля была выбрана столовая ложка. Удобнее всего показалось наблюдение за определённой перчинкой сверху на фоне дна и последующим прохождением профиля близко рядом с ней. Таким образом визуализировалось динамическое поле скоростей вокруг профиля.
Как результат - странное поведение на верхней части профиля в целом подтвердилось. Небольшое ускорение сверху против движения профиля всё же наблюдалось, но оно незначительное и кратковременное, происходит в районе передней кромки в пределах четверти хорды, а при уменьшении угла атаки сдвигается немного назад. Далее при прохождении середины профиля основное движение частиц идёт только сверху вниз при полном отсутствии продольной скорости, а в задней части профиль начинает увлекать частицы вслед за собой, тем быстрее, чем больше угол атаки. Если профиль перемещать достаточно быстро, то образуется узкая дорожка, долго движущаяся вслед, которая идёт из области над задней кромкой. Суммарно от передней до задней кромки общего ускорения нет, основное движение частиц в целом сверху вниз. Здесь малое продольное перемещение не подтверждает необходимую в соответствии с теорией высокую скорость на всей верхней поверхности профиля.
Снизу поведение было ожидаемым, нижняя часть профиля толкала частицы перед собой и вниз, при этом продольная скорость по мере продвижения к задней кромке выравнивалась с окружающей средой. Наблюдаемые векторы ускорения частиц при движении профиля через неподвижную среду имеют примерно такую картину:
Эти векторы хорошо согласуются с правилом движения частиц среды из области высокого давления в разные стороны и наоборот с разных сторон в область низкого давления. Таким образом, можно сделать вывод, что давления первичны при образовании поля скоростей.
Обратили на себя внимание два момента - в отличие от многих компьютерных изображений, где подъём линий тока частиц перед носиком (upwash) крутой и начинается задолго, в реальности оказался небольшим и прямо перед самым носиком. Второй момент - заметная разность скоростей непосредственно над и под задней кромкой, которая ставит под сомнение правдивость постулата Жуковского - Чаплыгина.
Затем в книге Fabio Fossati "Aero-Hydrodynamics and the performance of sailing yachts" были найдены интересные скрины с реалистичной симуляцией потока вокруг парусов. Они в точности соответствуют моим научным исследованиям в опытовом
бассейне тазике, приведённым выше. На первом скрине поле скоростей, на втором - давлений:
Здесь видно, что вместо предсказанной циркуляцией Жуковского увеличенной скорости над всей верхней частью профиля в реальности она увеличена лишь впереди, в середине нейтральная скорость свободного потока, а сзади вообще замедленная. Согласно уравнению Бернулли, в этом случае должно быть пониженное давление впереди и повышенное сзади. Однако мы наблюдаем пониженное давление на всей поверхности. Здесь наглядно видно, что ни уравнение Бернулли, ни циркуляция Жуковского совершенно не вписываются в реальную картину обтекания профиля. Следовательно, истинный механизм образования давлений вокруг профиля другой, и он не зависит от скорости. В реальности и повышенное, и пониженное давления получаются как при высокой, так и при низкой скорости потока. Я вижу два основных механизма образования поля давлений вокруг профиля, которые работают совместно: 1) приближение либо удаление потока относительно локальной поверхности профиля и 2) движение линий тока по кривой. В первом случае повышенное давление получается в результате динамического напора набегающего потока, а пониженное в результате разрежения уходящего потока (эжекция, динамическое отсасывание, тенденция к образованию пустоты). Здесь увеличение угла атаки профиля ведёт к усилению как высокого, так и низкого давлений. Во втором механизме играют роль центробежные силы: если линии тока вогнутые относительно профиля - то имеем повышенное давление, а если линии тока выпуклые - то пониженное. Здесь играет роль радиус кривой - чем меньше, тем оба давления сильнее. Так же и локальная скорость потока - чем выше, тем сильнее как высокое, так и низкое давление.
Хочу отметить ещё один момент - эти скрины развеивают популярный миф об ускорении потока в щели между стакселем и гротом. Как видим, и скорость, и давление в щели идентичны окружающему свободному потоку (зелёная зона).
А вот ещё один скрин, подтверждающий абсурдность применения Бернулли:
Сверху скорость, снизу давление. Здесь пузатый грот стоит под большим углом к ветру, с подветренной стороны повышенная скорость заканчивается близко за передней шкаториной, срыв потока начинается уже с середины профиля, и в задней части скорость падает почти до нуля. По Бернулли сзади должно быть высокое давление, однако в реальности оно понижено на всей подветренной стороне, как в зоне высокой, так и очень низкой скорости.
Сравнение циркуляции Жуковского и реальной картины обтекания профиля
Скрины взяты из приведённой выше статьи Бабинского. Здесь на обоих скринах ширина начальных верхних и нижних линий тока составляет 63 мм. (на моём экране), далее в таблице ширина линий тока сверху и снизу в районе передней и задней кромок профиля (шире линия - меньше скорость потока):
Циркуляция
63 40 61 Угол подъёма линий 18*
63 83 67 Угол атаки 13*
Реал
63 44 84 Угол подъёма линий 12*
63 80 55 Угол атаки 17*
Сразу обращаю внимание, что угол атаки Циркуляции на 30% меньше, чем у Реала (13* против 17*) соответственно значения скоростей и угла подъёма должны быть существенно меньше по сравнению с Реалом, тем не менее даже в таких неравных условиях мы видим у Циркуляции:
- В районе передней кромки торможение снизу больше, ускорение сверху больше, угол подъёма линий в полтора раза больше (при увеличении угла атаки до 17* все эти значения вырастут ещё значительно больше)
- В районе задней кромки творится полная вакханалия, переворачивающая реальность вверх тормашками, буквально называя чёрное белым, а белое чёрным: небольшое ускорение сверху, небольшое замедление снизу вместо Реального очень сильного замедления сверху и заметного ускорения снизу!
Вывод - циркуляция Жуковского значительно преувеличивает реальную картину обтекания профиля в его передней части, и полностью перевирает, искажает её, даёт диаметрально противоположные результаты в задней части профиля.
Если вы видите компьютерные рисунки линий тока вокруг профилей с некоторым углом атаки и при этом угол подъёма линий тока к передней кромке большой и начинается задолго до профиля, а в районе задней кромки ширина линий сверху меньше или равна ширине линий снизу - знайте, что вам подсовывают фуфло Жуковского. К сожалению, таких компьютерных картинок абсолютное большинство!
Исходя из вышесказанного, циркуляция Жуковского должна быть признана лженаукой, ересью и ахинеей, а уравнение Бернулли неприменимым для объяснения давлений вокруг профиля в свободном потоке.
В дополнение - если мошенники вроде Жуковского с Чаплыгиным позволяют себе делать ложные постулаты, то почему бы честному человеку KSP не сделать правильные постулаты? Итак:
Постулат KSP № 1
Теория циркуляции Жуковского ложная, поскольку не соответствует реальной картине обтекания профилей.
Постулат KSP № 2
Постулат Жуковского - Чаплыгина о равенстве скоростей и давлений на задней кромке ложный, поскольку не соответствует реальной картине обтекания профилей.
Постулат KSP № 3
При наличии подъёмной силы на профиле в районе задней кромки на верхней стороне скорость и давление будут меньше, чем снизу. И наоборот, на нижней стороне скорость и давление будут больше, чем сверху. Подтверждено реальной картиной обтекания профилей.
