Вопросы на понимание основ, число Рейнольдса
>>Что бы понять природу явления.
Nicholas - природу вы так не поймете. Можете посчитать все дальнейшее бесполезными умствованиями но для начала осознайте что все что вы рассматриваете это свойства МОДЕЛЕЙ обтекания, а не доподлинная природа явления. И выбор той или иной модели корректной и достаточно точной при тех или иных условиях это основа дальнейшего корректного заключения или анализа.
По поводу числа Рейнольдса и его магии - есть такой раздел в физике - теория подобия. Вот из этой теории в процессе обезразмеривания одной из моделей обтекания и появляется это самое число и его “магия”.
Подобие по Re для профиля означает не более чем - до тех пор пока можно применять модель обтекания в безразмерном виде которой единственным параметром подобия служить Re то у всех профилей/тел подобных согласно выбранной модели явления наблюдаемые при одинаковом значении Re подобны. Если у одного из этих согласно модели обтекания подобных профилей при таком то значении Re произошел отрыв погран слоя то у остальных в рамках этой модели ему подобных в подобном месте произойдет подобный отрыв при таком же значении Re. Изменятся условия, выйдите за границы применимости модели и в результате казалось бы подобные профили в подобных условиях (одинаковое Re ) дадут совершенно разные результаты .
Так что всегда вопрос встает о рамках применимости той или иной модели и необходимости учета для конкретных целей тех или иных слагаемых. И чем больше вы учитываете вводя в модель тем больше магических чисел появляется. Если станет значительным и заметным нестационарность движения появится подобие по числу Струхаля, подберетесь к заметному влиянию сжимаемости welcome число Маха, вылетели в заметно разряженную атмосферу (на границу применимости модели сплошной среды) число Кнудсена тут как тут. Для моделей все эти числа скорее “сферические кони” но знать о существовании этих коней полезно.
Так что не надейтесь что в этом мире все определяется Re и только Re. Конечно для модельных условий с достаточной точностью для оценки это основной критерий подобия. И по величине Re можно о многом сказать. Но вот доподлинно ПРИРОДУ явления опираясь только на Re это вы махнули. Так что забудьте по сферического коня в вакууме в виде бесконечных синусоид обтекаемых с непонятно какой скоростью (а вдруг транс звуковой 😃 ) и неизвестно какой средой (а что если это разряженный газ с длиной пробега молекулы порядка периода и амплитуды синусоиды) и смотрите на проверенные практики по оценке итоговых параметров интересных вам агрегатов. Можно как инженер. Беря готовые методики и программы не в даваясь почему в этих условиях пользуются этими формулами или программами - можно как физик исследователь пытаясь понять/придумать/построить математическую модель среды и корректно упростить ее для своих условий.
WBR CrazyElk
P.S. Совет берите инженерные методы - так результат в виде параметров модели получите быстрее. На вопрос “почему?” инженерные методы доподлинно не отвечают. Но в конце концов вы же для оценки давления при нагревании не начинаете строить модель движения молекулы газа с учетом вращательных и колебательных компонент с последуюшим наложением распределений и интегрированием по объему чтобы доподлинно знать почему а воспользуетесь формулой менделеева-клайперона (что есть итого такого обсчета для модель одноатомного газа с нормальным распределением скоростей) в особо тяжелом случае дав поправку для конкретного газа по таблице . С моделями и обтеканием приблизительно аналогично. Шесть лет обучения на Факультете Аэромеханики и Летательной Техники МФТИ мне лично так и не ответили окончательно и доподлинно на все а почему именно так - скорее раскрыли богатство палитры вот те как токо ин е бывает в таком таком таки случае али в таких таких или таких приближениях. Если задача оценить сколько нужно, а не до копаться почему именно столько и так надо оценивать 😃.
для начала осознайте что все что вы рассматриваете это свойства МОДЕЛЕЙ обтекания, а не доподлинная природа явления. И выбор той или иной модели корректной и достаточно точной при тех или иных условиях это основа дальнейшего корректного заключения или анализа.
Так что всегда вопрос встает о рамках применимости той или иной модели и необходимости учета для конкретных целей тех или иных слагаемых. И чем больше вы учитываете вводя в модель тем больше магических чисел появляется.
😃 Абсолютно верно сказано. 😃
Можно как инженер. Беря готовые методики и программы не в даваясь почему в этих условиях пользуются этими формулами или программами
Я б даже сказал: НУЖНО, как инженер. А иначе можно в теории погрязнуть, а свою модель (самолет, который сможет подняться в небо) так и не рассчитать.
Обычные профили расчитанны на различные углы атаки, а если обдуть “профиль” у которого верхняя часть “стиральная доска”, а нижняя - плоская ( на нулевом углу), возможно будет подобрать скорость при которой ламинарный поток не будет отрываться бесконечно долго ?
Если брать конкретно нашу используемую модель, то думаю что не будет отрываться бесконечно долго только для бесконечно большой скорости.
Есть подозрение, что у нормального профиля может быть широкий диапазон рабочих скоростей, а в приведенном примере - только один пик, на котором появится хороший Cy. Такое возможно ?
А оно нужно?
То есть, задача прямо противоположна практической (одна скорость, один угол), исключительно на понимание.
По одной точке на графике не понять характера системы. Так что это тоже бесполезные данные.
Идея была в чем:
когда обдувается конечная хорда - как правило можно подобрать наименьшую скорость при которой пограничный слой практически не отрывается и дальше увеличивать ее.
когда обдувается шар или цилиндр - часть потока попадает в его центр, а часть - на края, так что точка отрыва может определяться именно самым “крайним” потоком (а может и нет).
А вот когда речь идет о бесконечной синусоиде - есть шанс, что будет четко выраженный оптимум: медленнее - не “приклеится”, быстрее - тоже улетит (а во впадине будет вихрь). (А на бесконечной скорости - поток вообще улетит на первом же пике, не приклеевшись, хотя кто его знает.) Ближе к оптимуму - приклеенный будет распростряняться на все большее количество сегментов, по гипотизе.
То есть, если идея имеет право на жизнь, я надеялся понять какая “самая оптимальная” скорость для огибания сегмента окружности с опереленным радиусом (и вязкостью воздуха), и уже вооружившись этим знанием внимательно посмотреть на профили.
(То что Re и ReK будут другими - это тоже понятно.)
Все остальное - и то что поток будет терять скорость (если его нагнетают в единой точке) и тд - уже ньюансы, вопрос-то на понимание природы “приклеенного” потока.
Заодно: прочел что глубина (или ширина в другой терминологии) приклеенного потока зависит от скорости, а вот формулы не нашел. Интересно - линейно ли ?
С уважением,
Николай.
когда обдувается конечная хорда - как правило можно подобрать наименьшую скорость при которой пограничный слой практически не отрывается и дальше увеличивать ее. когда обдувается шар или цилиндр - часть потока попадает в его центр, а часть - на края, так что точка отрыва может определяться именно самым “крайним” потоком (а может и нет).
(Ща начну практически цитировать введение к каждой книге по аэродинамике) С точки зрения “обдува”, что шар, что профиль, что кирпич, что синусоидный шифер – это суть роли не играет. А для моделей обтекания для упрощения берется всегда единый поток, который в бесконечной области имеет одну и ту же скорость. Обтекание любого тела зависит от ТОЧКИ в которой поток набегает на тело, а отрыв пограничного слоя от поверхности и его обтекание – это уже системы диффуравнений, которые даже не всегда решаются. Т.е. природа хитрее любой модели. Именно по этому и сделали аэродинамические трубы для продувки тел, т.к. как бы и чего бы мы ни рассчитывали, а оно все-равно обдувается как-то по-своему.
А вот когда речь идет о бесконечной синусоиде - есть шанс, что будет четко выраженный оптимум: медленнее - не “приклеится”, быстрее - тоже улетит (а во впадине будет вихрь) (А на бесконечной скорости - поток вообще улетит на первом же пике, не приклеевшись, хотя кто его знает.)
Уже говорил, абсолютно бесполезные знания. 😃 Т.е. как ты шифер ни обдувай, а крыло из него выйдет неважнецкое, хотя, как показывает практика, сильным ветром крыши сносит… 😁
я надеялся понять какая “самая оптимальная” скорость для огибания сегмента окружности с опереленным радиусом (и вязкостью воздуха), и уже вооружившись этим знанием внимательно посмотреть на профили.
Нету ее. 😃 (Скажу, как математик) Само слово “ОПТИМАЛЬНОЕ” уже говорит о том, что рашается задача какой-то минимизации/максимизации, а это задачи, как правило, многокритериальные и с ограничением области решений. Значит для решения нужно приводить к однокритериальной, выбирая приоритеты. Т.е. говоря человечьим языком: ОПТИМУМ достигается каждый раз – РАЗНЫЙ. И зависеть он будет от УСЛОВИЙ, т.е. опять – составляй техзадание.
Да и на профили нужно смотреть несколько с другой стороны. Я опять про поляры. Т.е. график зависимости подъемной силы и лобового сопротивления от угла атаки и скорости потока. Как деды – они сначала в аэродинамической трубе продували, строили самолет, а только когда он уже летал пытались понять, а что за сила его в воздухе держит.
Все остальное - и то что поток будет терять скорость (если его нагнетают в единой точке) и тд - уже ньюансы, вопрос-то на понимание природы “приклеенного” потока.
Заодно: прочел что глубина (или ширина в другой терминологии) приклеенного потока зависит от скорости, а вот формулы не нашел. Интересно - линейно ли ?
Нелинейно однозначно. “Природа приклеенного потока” – это по-правильному зовется теорией пограничного слоя. Уже ни раз описано. Злобнейшие системы диффуравнений, которые решаются только приближенными методами.
Заодно: прочел что глубина (или ширина в другой терминологии) приклеенного потока зависит от скорости, а вот формулы не нашел. Интересно - линейно ли ?
Условно считается что на одном метре накапливается 1 см погранслоя. Естественно это зависит от обшивки, температуры, скорости и т.д. Но условно так.
Применяя это знание к вашей задаче про синусоиду, то начиная с длинны L синусоиды, она будет обтекаться как пластина, поскольку в ее впадинах будет скапливаться погранслой.
Эсли вы скажете что вас интересует теория и накоплением погранслоя можно пренебречь, то и числом рейнольдса тоже можно пренебречь, поскольку оно появляется именно в теории пограничного слоя.
А вобще при конструировании ни каких чисел рейнольдса не используют, а используют именно условные соотношения (1см на 1 метре) чтобы сделать, например, отсос пограничного слоя.
longman:
> Условно считается что на одном метре накапливается 1 см погранслоя.
Спасибо, ценные вседения.
2All:
В общем, на первый набор вопросов ответы уже найденны, повились новые и найденна интересная статья (на понимание которой, видимо, потребуется некоторое время):
webcache.googleusercontent.com/search?hl=en&q=cach…
С уважением,
Николай.
Условно считается что на одном метре накапливается 1 см погранслоя.
А если хорда=100мм, то тогда что будет?
Читаю и чувствую себя балбесом…нифига не втыкаюсь. В общих чертах понятно что на разных профилях разное сопротивление и подъемная сила, а вот более глубоко…темный лес.
А я вот, как то без всего этого проектировал и ниче…летаю. Наверное не прав…
Ребят, рисунок в первом сообщении открывает тайну маленького крыла.
Я в своей авиамодельной практике столкнулся с тем, когда тщательно сделанное крыло, с гладкой поверхностью с любым профилем (из теоретически правильных) очень рано срывается и все тут, а сделанное на пофиг, с таким же профилем, из пенопласта, с шероховатой поверхностью (как тот мячик на рисунке) держится до победного, пока есть какая-то скорость.
У меня в дневнике есть 2 записи на эту тему.
В общих чертах понятно что на разных профилях разное сопротивление и подъемная сила, а вот более глубоко…темный лес.
Когда начинал свое хобби, то у меня были модели, которые в воздухе держались, но как-то без комфорта. Первая – штопорила. Вторая – если нос вниз- пикировала, а в верх – задирала морду. Центровка была 25%. Третья вообще не полетела. Вот и пришлось “курить мануалы” целый год. Одну и ту же книжечку (“Радиоуправляемые модели планеров” Автор: В.Е.Мерзликин) перечитывал каждые 3 дня, находя каждый раз что-то новое. Потом (уже не помню) книгу по проектированию СЛА – столько же. А всё почему? Хотелось, чтоб летело как мне хочется, а не как оно сможет.
Я в своей авиамодельной практике столкнулся с тем, когда тщательно сделанное крыло, с гладкой поверхностью с любым профилем (из теоретически правильных) очень рано срывается и все тут, а сделанное на пофиг, с таким же профилем, из пенопласта, с шероховатой поверхностью (как тот мячик на рисунке) держится до победного, пока есть какая-то скорость.
Нагрузка на крыло в обоих случаях какая (Полетный вес деленый на площадь крыла)? Что-то сдается мне, что в первом – на много выше.
Про подобие моделей обтекания уже говорилось. 😃
Заглянул в дневник… Мама дорогая… 95 гр/дм2 для 20 дм2 крыла – это не просто большая, а СВЕРХбольшая нагрузка. У вас крыло летало на углах близких к закритическим. И ваш “турбулизатор” на самом деле не так работает. 😃 При опускании элерона вниз у вас просто происходил срыв потока с элерона, а в результате и небыло эффективности. А “проволочка” сделала эффект чуть меньшего опускания вниз. Иногда можно и на аппаратуре такое задать.
У меня как-то раз было… Сделал на крыле симметричный NACA0015. Для улучшения посадочных свойств сделал микс флапероны и решил при посадке их вниз опустить. Так на малой скорости я получил аж РЕВЕРС реакции по элеронам.
Применение турбулизаторов передней кромки, мало влияет на срывные характеристики, однако существенно ухудшает работу элеронов.
Ага. Именно по этой самой причине. Вы вихрь делали на турбулизаторе. Элерон и стал неэффективным. Там уже срыв идет.
Нагрузка на крыло в обоих случаях
Сначала была меньше, затем я догрузил самолет и стала такая же. Полетные свойства незначительно ухудшились, а именно стала больше скорость на всех режимах и всё.
95 гр/дм2 для 20 дм2 крыла – это не просто большая
Ну пока не получается меньше. Точнее удалось на последнем деревянном самолете снизить до 80гр (тема про Ан-70), но все равно не то пальто. Модель летала незначительно лучше, чем Ан-72, где пришлось поставить турбулизатор. Про аэродинамику я тоже много чего прочитал и как понял, условия работы и размеры имеют решающее значение и спорить о профиле с хордой 100мм и нагрузке 95грамм по-моему бесполезно. Фиг его знает, как оно там на самом деле работает.
У меня как-то раз было… Сделал на крыле симметричный NACA0015. Для улучшения посадочных свойств сделал микс флапероны и решил при посадке их вниз опустить. Так на малой скорости я получил аж РЕВЕРС реакции по элеронам.
Интересно, почему? Нет, я не хочу этого знать, просто маленький самолет - он сам себе на уме. Вот такие примеры тому доказательство.
спорить о профиле с хордой 100мм и нагрузке 95грамм по-моему бесполезно
Ну, на таких-то данных, ясное дело, простая теория не пройдет. По мне, так такое вообще летать не может. 😃
Интересно, почему? Нет, я не хочу этого знать, просто маленький самолет - он сам себе на уме.
Я сначала и сам в шоке был… Про реверс по элеронам я уже читал, когда на такую граблю наступил. Просто не мог поверить, что такое возможно. А произошло примерно так… я опустил чуть в низ оба элерона, чтоб получились “закрылки”. И то, что я опустил элерон в низ (условно на правой консоли, ожидая левого крена) привело к тому, что срыв охватил весь элерон. На малых скоростях и больших углах атаки срыв охватил не всю длину хорды, а только часть – элеронную. Значит подъемная сила на нем исчезла, хотя для левого крена именно ее и ожидал. А вот на левой консоли получилось, что приподнятый в верх элерон еще остался в обтекании, а то что он уже опущен в низ, как закрылок, дало дополнительную подъемную силу. И в итоге левая консоль пошла в верх, а правая – вниз. Т.е. реверс по элеронам.
Не думаю, что “сам себе”. Просто надо думать о подобных возможностях, когда проектируешь. 😃
Я про то, что срыв в задней части профиля зависит еще и от разности давлений сверху и снизу крыла. Чем больше разница – тем вероятнее отрыв погранслоя. Например, толстый профиль на большом углу атаки (путь проходимый сверху на много больше чем снизу, а значит и давление сверху на много меньше чем снизу): Передняя часть профиля создает хорошую подъемную силу. Крыло держится за воздух, а из-за большой разницы давлений. А вот из-за этой же разницы в задней части погран слой очень хорошо отсасывается от поверхности. Элероны менее эффективны.
А я опустив закрылок как раз и сделал бОльшую кривизну, и путь сверху больше чем снизу. при том обтекание неравномерное (с изломом по шарниру элерона). Вот и улетел погран слой сразу после излома.
Наверное вы правы. Мне, кстати, толстые профиля тоже не понравились (речь идет про сильнонагруженные крылья). Особой разницы в скорости на всех режимах, я не заметил, а вот самолет с более толстым крылом быстрее теряет скорость, чем с тонким и почему-то не выигрывает по углу атаки. Ну во всяком случае на глаз, угол сваливания примерно одинаковый, скорость сваливания тоже не очень отличается.
самолет с более толстым крылом быстрее теряет скорость, чем с тонким
Ну так это очевидно… У толстого профиля больше лобовое сопротивление, а значит ниже качество планирования Cy/Cx. Отсюда и притормаживание.
почему-то не выигрывает по углу атаки. Ну во всяком случае на глаз, угол сваливания примерно одинаковый, скорость сваливания тоже не очень отличается.
Плавность сваливания должна отличаться. Хотя для больших нагрузок, конечно, может и не сильно отличаться.
А можно конкретные примеры? Опишите геометрию крыла (размер корневой хорды, концевой хорды, размах, профиль корня, профиль конца, угол стреловидности по передней кромке, угол крутки, поперечное V), нагрузку. Попробуем вместе посчитать. 😃 Глядишь и выявим причину.
Михаил, спасибо за предложение, только сейчас это уже не актуально. Есть в полукопиях тема rcopen.com/forum/f131/topic208215, там есть рабочий чертежик. Оттуда можно взять геометрические данные. Но вышесказанное мною относится не только к стреловидным крыльям. Мною была построена модель Ан-28 в М1:10. Я ему крыло переделывал 3 раза, применяя разную толщину профиля, меняя угол установки крыла… Полетом это назвать сложно. Сваливается без предупреждения и резко. Скорость теряет быстро, а по идее должен был обладать хорошими планирующими способностями. По итогу на 3-й раз просто на пофиг вырезал из пенопласта консоли, вклеил туда лонжерон и монтажные площадки под мотогондолы и в этом исполнении, самолет летал просто чудесно. Хорды во всех вариантах не увеличивал, профиль как на чертеже. Чертеж airwar.ru/other/draw/an28.html
Ну так это очевидно… У толстого профиля больше лобовое сопротивление, а значит ниже качество планирования Cy/Cx. Отсюда и притормаживание.
Это не совсем полное объяснение, точнее можно сказать: у толстого профиля более высокое критическое Re. Что простым языком означает, ему для нормального полета нужна более высокая скорость.
Тема довольно интересная потому, что все модели на взлете-посадке попадают в зону критических чисел Re.
…у толстого профиля более высокое критическое Re. Что простым языком означает, ему для нормального полета нужна более высокая скорость.
Мой ответ про лобовое – относился к перетормаживанию. Т.к. как бы профиль ни обдувался лобовое при увеличении скорости только растет и при том как квадрат от скорости.
А ваш комментарий про критическое Re – это просто в терминах то, что я на пальцах описал про частичный обдув и причины реверса по элеронам. Ну и ответ, почему перегруженное крыло с малой хордой имеет низкую эффективность по элеронам. 😃
Подозреваю, что для новичков и для тех кому некогда разбираться, это все “темный лес”. Кто бы написал короткую статью с картинками.
Кстати, спасибо за то, что “подсадили” меня на XFLR5:)
Подозреваю, что для новичков и для тех кому некогда разбираться, это все “темный лес”. Кто бы написал короткую статью с картинками.
Если совсем делать будет зимой нечего, глядишь и скомпилирую рефератик. 😃 Или доработаю статейку про XFLR… Хотя, сколько людей – столько и мнений. Тоже далеко не все понимаю.
Кстати, спасибо за то, что “подсадили” меня на XFLR5
😃 Пожалуйста. Рад, что помог.
Кто бы написал короткую статью с картинками.
Было бы неплохо, а то существующие статьи написаны по принципу “понемногу ниочем”. Т.е. так, почитать интересно, а практической пользы мало.
Было бы неплохо, а то существующие статьи написаны по принципу “понемногу ниочем”. Т.е. так, почитать интересно, а практической пользы мало.
Введение в аэродинамику.
АЭРОДИНАМИКА - ЭТО ГЕОМЕТРИЧЕСКИЙ ОБРАЗ ВНУТРЕННЕГО МИРА АБСТРАКТНОЙ ДИНАМИЧЕСКОЙ СИСТЕМЫ, - а Вам это надо ?
- Делайте модели, которые будут летать на числах Ре гарантированно больше 150 000 или с хордой крыла равной или большей 240 мм.
- Если очень хочется заморочиться, то сюда -
journals.ioffe.ru/jtf/2006/04/p136-139.pdf - Если заморочились и мозг клинит , то быстро из п.2 в п.1.