Siiven yli virtaavassa ilmassa sekä virtauserotukseen että turbulenttiin virtaukseen liittyy häiriintynyt virtaus pinnan vieressä ja tasainen virtaus kauempana. Missä vaiheessa sanotaan ” oi, tämä virtaus on muuttunut turbulenssista erotteluun ” (tai päinvastoin) ja miksi?
Mietin, liittyykö erottamiseen vain häiriintynyt rajakerros, kun taas turbulenssiin voi liittyä laajempi häiriö, kuten pilttuussa?
Onko esimerkiksi oikein sanoa, että torissa jo turbulentti virtaus (joskus koettu burblingina) irtoaa?
Tai että pyörrekehittimet, jotka on suunniteltu virkistämään pysähtynyt rajakerros, tekevät niin luomalla turbulenssia estääkseen erottumisen?
Kommentit
- Ei viimeiseen kysymykseen. Rajakerrokset voivat olla turbulentteja.
- Kaikki laajemmat turbulenssit sisältäisivät luonnollisesti rajakerroksen. Mutta miten tämä liittyy virtauksen erottamiseen?
- Turbulentit rajakerrokset viivästyttävät erottamista. scientificamerican.com/article/how-do-dimples-in-golf-ba
- @GuyInchbald it ’ s itse rajakerros, joka on myrskyinen.
- Nämä kommentit ja jotkut vastaukset ovat saaneet minut laajentamaan kysymystä muutamalla ehdotetulla esimerkillä.
vastaus
Virtauksen erottaminen ja turbulentti siirtyminen ovat täysin erilaisia ilmiöitä.
Virtauksen erottamista ohjaa virtauksen epäsuotuisa paineen gradientti suunta. Nostopinnan yläpinnalla virtauksen on hidastuttava ja palattava kaukokentän paineeseen lähestyttäessä pinnan takareunaa. Joten folion yläosien takana on epäsuotuisan paineen gradientti. Ongelmana on, että tämä painegradientti tunkeutuu rajakerrokseen suoraan folion ihoon asti, ja rajakerros on hidastunut ihon kitkan takia. Tuloksena on, että ilman saaminen rajakerroksen ulkopuolelle hidastuu vapaavirran nopeuteen, mikä voi johtaa siihen, että rajakerros virtaa väärällä tavalla eteenpäin siiven yli. Virtauksen on mentävä jonnekin, joten kupla muodostuu ja virtaviivat nousevat pois ihosta. Laminaarivirtauskerrokset ovat alttiita tälle tapahtumalle laminaaristen rajakerrosten nopeusprofiilin vuoksi.
Alue, jolla on vahva alipainegadientti, voi myös kehittyä etureunan imupiikin takana. Tämä voi muodostaa kuplan ja virtaus kiinnittyy usein sen taakse. Yksi yleinen esiintymä on, että muodostuu laminaarinen erotuskupla ja turbulentti virtaus kiinnittyy sen taakse. Nämä voivat olla itsepintaisia ja pyrkivät tuottamaan hystereesiä hissin ja AoA-käyrän välillä.
Erottuminen tapahtuu vähemmän todennäköisesti turbulentissa virtauksessa, koska se tarvitsee suuremman alipaineen kaltevuuden.
Turbulenssi on voimakkaasti vapaavirran nopeuden funktio ja vain heikosti paineen gradienttien funktio. Itse asiassa monet turbulenssimallit käyttävät vain tasolevyjen turbulenssitietoja (nollapainegradientti) ja jättävät paineen gradientit kokonaan huomioimatta.
Ero on siis siinä, että ne johtuvat erilaisista olosuhteista. Erottaminen vaatii riittävän voimakkaan alipaineen gradientin rajakerroksen varmuuskopioimiseksi, ja turbulenssi ei välitä kovin suurelta osin paineen gradientista.
Kommentit
- Turbulentin virtauksen luominen tasaiselle siivelle vaatii alipaineen gradientin. Älä ’ unohda mainita, että
- @Abdullah I ’ arvaan viittaavan tähän bittiin – ” Kaikki rajakerrokset alkavat laminaarisena. Monet vaikutteet voi toimia epävakauttamiseksi laminaarisen rajakerroksen aiheuttaen sen siirtymisen turbulentiksi. Haitalliset paineen gradientit, pinnan karheus, lämpö ja akustinen energia ovat kaikki esimerkkejä epävakaista vaikutuksista. Kun rajakerros siirtyy, ihon kitka nousee. Tämä on ensisijainen tulos Vanha nostohäviö myytti on juuri sitä – myytti. ” Haitallisella paineen gradientilla on heikko vaikutus turbulenttiin t ranssia, mutta sitä ei vaadita.
- @Abdullah tässä on esimerkki siitä, että turbulentin rajakerroksen tavallinen seinätoiminto, joka ei ota huomioon paineen kaltevuutta, päivitetään sellaiseksi, joka tekee. – afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/node100.htm
- Kaverit – miksi älä ’ kysytkö uutta kysymystä? ’ on itse asiassa melko yksinkertainen: Epäsuotuisan paineen gradientti hidastaa nopeutta vain päävirtauksen suunnassa, jolloin ristivirtausnopeudet jäävät koskematta. Joten nämä nousevat suhteessa päävirtausnopeuteen, mikä auttaa siirtymistä eteenpäin.Ja ” myytin ” suhteen, jonka mukaan hissin menetystä ei tapahdu varhaisessa turbulentissa siirtymässä: kysy vain kenen tahansa purjelentokoneen omistajalta Wortmann 67-170 lentokantaan ja he voivat kertoa, että se on kaikkea muuta kuin myytti. Tämän kaiken selittäminen riittävällä syvyydellä ei kuitenkaan sopinut ’, joten uusi kysymys auttaisi.
- Pyyhkäisevillä siivillä ei tarvita epäsuotuisaa kaltevuutta . Rajakerroksen muuttuva virtaussuunta on täysin riittävä siirtymän laukaisemiseksi. Sinun on todennäköisesti lisättävä, että vastauksesi koskee vain suoria siipiä.
Vastaa
Missä vaiheessa sanotaan ” oi, tämä virtaus on muuttunut turbulenssista erotteluun ”
Pisteessä, jossa virtaus kääntää suunnan.
Virtauksen erottelu. Lihavoitu käyrä on pinta / siipi.
Kyllä, niin voi tapahtua.
Sekä turbulentti että laminaarinen virtaus voivat erota. Turbulentti virtaus on itse asiassa vähemmän erottuva kuin laminaarinen virtaus. Siksi lentokoneen siivissä on usein laitteita, jotka tahallisesti aiheuttavat turbulenssia siipiin.
(Kyllä, erotettu virtaus aiheuttaa negatiivista ihokitkaa, mutta valtavan painehinnan hinnalla)
Täällä ”sa (huonosti käsin piirretty) kaavio, joka näyttää eron laminaaristen, turbulenttien ja erotettujen virtausten välillä.
Vain selvennys -tapahtumasta. pysähtyminen on silloin, kun virtauksen erottamisen aiheuttama hissin vähennys ylittää korotetun hyökkäyskulman alla lentämisen aiheuttaman noston nousun. Virtauksen erottaminen voi tapahtua ilman pysähtyy, ja se vähentää korkeammasta hyökkäyskulmasta saatavaa hyötyä suhteessa siihen määrään, missä virtaus erotetaan, mutta pysähtymistä ei voi tapahtua ilman virtauksen erottamista.
Monet siivet ovat todellakin erottaneet virtauksen takareuna joskus ennen
pysähtyminen ” on saavutettu. Kun lähestytään ” pysähtymistä ”, erotetun virtauksen alue laajenee eteenpäin. Tämän erotetun virtauksen seurauksena syntyvä turbulenssi osuu hännään aiheuttaen ” buffetoinnin ”, mikä antaa ohjaajalle varoituksen, että hän on lähestyy pilttuu. Lentokorkeudet, joilta puuttuu tämä ominaisuus, kuten ylikriittiset tai terävät yliäänitaajuiset, ovat yleensä vaarallisia lentää hitaalla nopeudella sen luontaisten korkeiden hyökkäyskulmien kanssa.
Ja kuten kaaviosta näet, virtauksen erotus tietyllä iskukulmalla on paljon huonompi laminaariselle virtaukselle kuin turbulentille virtaukselle. Joten laminaarisesti erotettu tapaus on todennäköisesti pysähdyksissä kuin turbulentti erotettu tapaus.
Nosto vs. hyökkäyskulma ohuille, teräville siipille vs. paksut siivet. laminaarivirtaus kuuluu ohut luokkaan. Ja kuten yllä, vain se, että laminaarivirtaus on siipellä tai ei, voi tehdä samanlaisen eron.
Ja kyllä, pyörregeneraattorit estävät erottumisen luomalla turbulenssia, mikä aiheuttaa suurta nopeuden freestream-ilma sekoittumaan pienen nopeuden rajakerrokseen nopeuttaen rajakerrosta. Se on kompromissi turbulentin rajakerroksen vastuksen ja tasaisen suurempi veto- ja nostohäviö virtauksen erottelusta.
Kommentit
- Mutta mikä on tekninen ero erotuksen ja turbulenssin välillä? Minkä kaaviosi kuvaa ja miltä toista kuvaava kaavio näyttäisi?
- @GuyInchbald Anteeksi, se kuvaa erottelua. Lihavoitu viiva on siipi. Normaalit viivat nuoliriveillä osoittavat rajakerroksen nopeudet.
- Kiitos. On järkevää nyt.
- Olisiko viimeinen, irrotettu turbulentti virtaus niin sanottu pysähdystila?
- @GuyInchbald: Siipi on lievästi epävakaa äänenvoimakkuudessa (enemmän niin, että enemmän kallistuu) ) ja vain siipi-häntäyhdistelmä, johon on asennettu häntä, on täysin vakaa äänenvoimakkuudessa, kun siipi jumittuu. Äkillinen, jyrkkä pysähtyminen johtuu äkillisestä virtauksen erottumisesta etukannen nokan ohi (aiheuttaen erillisen virtauksen suuressa osassa kantolevyä), kun taas hyvänlaatuinen pysähtyminen johtuu hitaasti kasvavasta erotuksesta takareunasta ja hiipivä eteenpäin kasvavan kulman kanssa hyökkäys.
vastaus
Ajattele rajakerrosta monikaistaisena moottoritienä, joka voi törmätä kumiautoihin toisiinsa. Tällä moottoritiellä on toisella puolella tahmea jalkakäytävä, ja autot ovat itse hieman tahmeat, joten kyseisen reunakiven lähellä olevat autot saavat hitaammin, mitä lähempänä he ovat.
Yhdessä tapauksessa autot pysyvät omalla kaistallaan ja oikeanpuoleisimmalla kaistalla, aivan reunakiven vieressä (anteeksi, te australialaiset, japanilaiset tai intiaanit: Sinulle se olisi vasemmanpuoleinen kaista). hitaimmat ajoneuvot. Nopeus kasvaa, kun jokainen kaista on kauempana tästä hitaimmasta kaistasta, koska autot hankautuvat mukavasti. Tämä on kuin laminaarinen virtaus.
Nyt liikenne muuttuu ja kuljettajat vaihtavat kaistaa usein. Tuloksena on, että hitaimmilla kaistoilla olevien autojen on nopeuduttava. Uudet kaistat liittyvät ajoittain nopeimpaan kaistaan, joten nopein kaista ei hidastu. Nopeus on nyt paljon yhtäläisempi kaistojen yli, mutta koko valtatie kasvaa leveämmäksi, jotta kaikki uudet kaistat voidaan sijoittaa nopeilla ajoneuvoilla. Tämä on kuin turbulentti virtaus.
Vaikka laminaarivirrassa ilmapaketit virtaavat kaikki vallitsevassa virtaussuunnassa, turbulenssivirtauksessa on paljon ristivirtausta, joten nämä paketit törmäävät pitkin, jos kitka seinän kanssa (valtatien tahmea jalkakäytävä pysyäksesi kuvassa) hidastaa niitä liikaa. Tämä vaatii jatkuvasti uusien, suurenergisten pakettien lisäämistä, jotta koko rajakerros on paksumpi ja täydellisempi nopeusprofiili.
Jos nopeusgradientti vallitsevaa virtaussuuntaa pitkin on kuitenkin negatiivinen (sanotaan esimerkiksi etupuoliskon takapuolella oleva puristusalue), yhdistävien kaistojen autot hidastuvat ja myös hitaammat kaistat hidastuvat. Näyttää siltä, että he noudattavat nopeusrajoitusten sarjaa, joka käskee kaikkia vähentämään nopeuttaan jonkin MPH: n verran. Ja sitten vielä jonkin verran. Jos nopeus lähellä jalkakäytävää (hitaimmalla kaistalla) putoaa nollaan ja kääntyy sitten, virtauserotus on tapahtunut. Nyt hitain kaista täyttyy ajoneuvoilla molemmista suunnista, mikä työntää viereisillä kaistoilla olevat autot ulos. Valtatien leveys räjähtää.
Tämä voi tapahtua niin, että kaistanvaihtoa ei tapahdu lainkaan tai paljon; tulos on sama. Kun se tapahtuu ilman kaistanvaihtoa ja kuljettajat muuttavat mieltään tästä yksityiskohdasta edelleen alavirtaan , uudet liittymässä olevat autot törmäävät nyt kaikkiin muihin ja saavat liikenteen jälleen liikkeelle. Tämä kuvaa laminaarista erotuskuplaa, joka kiinnittyy takaisin alavirtaan.
Olen mietitkö, liittyykö erotteluun vain häiriintynyt rajakerros, kun taas turbulenssiin voi liittyä laajempi häiriö, kuten pilttuussa?
Jokainen virtaus erottuu takareunasta. Liian suurella hyökkäyskulmalla tämä erotus hiipii eteenpäin yläpinnalla paksuilla kantolevyillä tai uusi erotus alkaa imupiikin ohi lähellä nenää lähellä ohuilla kantokantoilla. Tämä riittävän laaja erotus aiheuttaa nostohäviön ja määrittää pysähtymisen. Sekä laminaariset että rajakerrokset voivat kokea tämän.
Erityistapaus on laminaarinen erotuskupla, joka tapahtuu imupiikin ohi, mutta seuraava siirtyminen turbulenttiin virtaukseen aiheuttaa uudelleen kiinnittymisen. Tätä voi silti seurata turbulentin rajakerroksen erottaminen myöhemmin.
Onko esimerkiksi oikein sanoa, että torissa on jo -turbulentti virtaus (joskus koettu burblingina) irtoaa?
Kyllä, mutta myös laminaarinen rajakerros voi erota ja aiheuttaa pysähtymisen (enimmäkseen mallilentokoneiden mittakaavoissa ja pienempi). Mainitsemasi ” burbling ” ei johdu tästä, vaan siitä, että suuremmat pyörteet törmäävät hännään. Tämä osoittaa suurta etäisyyttä sisäsiiven takareunan lähellä, mutta noston menetys puuttuu tai on vähän. Tällainen turbulenssi eroaa rajakerroksessa esiintyvästä ja paljon suuremmassa mittakaavassa.
Tai pyörregeneraattorit, jotka on suunniteltu virittämään pysähtynyt rajakerros, tee se luomalla turbulenssia erottumisen estämiseksi?
Kyllä. Vortex-generaattorit lisäävät lisää nopeita kaistoja rajakerroksen liikenteeseen. Ne auttavat myös korjaamaan iskujen sijainnin transsonisella lennolla.
Kommentit
- Hienoa. Seuraavan kerran, kun nousen lentokoneelle, ’ aion tarkastella siipeä ja nähdä sen olevan täynnä pieniä kumipuskurikoneita, jotka rajoittuvat kaikkialle. 🙂
- Mitä Yhdistynyt kuningaskunta on tehnyt sinulle, että se ei ansaitse mainintaa? 🙂
- Vältäisin todella molekyylien mainitsemista lainkaan . Turbulentit ja laminaariset virtaukset koskevat kaikkea jatkuvuutta. Molemmat molekyylit ovat täysin kaoottisia. Yksittäiset molekyylit alkavat olla merkityksellisiä täysin eri mittakaavoissa, keskimääräinen vapaa polku ilmassa on noin 70 nm. Siellä on hyvä syy miksi nestepaketit tai hiukkaset keksittiin fi.wikipedia.org/wiki/Fluid_parcel
- @VladimirF: Kyllä, se käydä järkeen. Korvasin ne ” ilmapaketeilla ”.
- @TooTea: He tartuttivat liikaa maita tautiin ajamisesta tien väärällä puolella.Mutta ehkä minun pitäisi antaa Etelä-Afrikalle kunniamerkki.