A szárnyon átáramló levegő esetében az áramlás elválasztása és a turbulens áramlás egyaránt zavaros áramlást jelent a felület mellett, és egyenletes áramlást távolabb. Mikor mondja az ember ” ó, ez az áramlás turbulenciáról elválasztásra vált ” (vagy fordítva) és miért?
Kíváncsi vagyok, vajon az elválasztás csak egy megzavarodott határréteget tartalmaz-e, míg a turbulencia szélesebb rendellenességet jelenthet, például egy istállóban?
Például helyes-e azt mondani, hogy az istállóban egy már turbulens áramlás (amelyet néha burblingként tapasztalnak meg) leválik?
Vagy az örvénygenerátorok, amelyeket egy stagnáló határréteg újbóli energiájára terveztek, ezt turbulencia létrehozásával teszik meg az elválás megakadályozása érdekében?
Megjegyzések
- Nem az utolsó kérdésre. A határrétegek turbulensek lehetnek.
- Bármely szélesebb turbulencia nyilvánvalóan magában foglalná a határréteget. De hogyan függ össze ez az áramlás elválasztásával?
- A turbulens határrétegek késleltetik az elválasztást. Scientificamerican.com/article/how-do-dimples-in-golf-ba
- @GuyInchbald it ‘ s maga a határréteg, amely turbulens.
- Ezek a megjegyzések és néhány válasz arra késztetett, hogy pár javasolt javaslattal bővítsem a kérdést.
Válasz
Az áramlás szétválasztása és a turbulens átmenet teljesen különböző jelenség.
Az áramlás elválasztását az áramlás negatív nyomásgrádiense vezérli irány. Az emelőfelület felső felületén az áramlásnak lassulnia kell, és vissza kell térnie a távoli nyomáshoz, amikor a felület hátsó széléhez közelít. Tehát van egy kedvezőtlen nyomás gradiens a fólia teteje közelében. A probléma az, hogy ez a nyomási gradiens behatol a határrétegbe egészen a fólia bőréig, és a határréteg a bőr súrlódása miatt lelassult. Ennek az az eredménye, hogy a határrétegen kívüli levegő szabad áramlás sebességére lassulása azt eredményezheti, hogy a határréteg rossz irányba áramlik, előre a szárny felett. Az áramlásnak el kell mennie valahova, így egy buborék képződik, és az áramvonalak eltávolodnak a bőrtől. A lamináris áramlási határrétegek erre hajlamosak a lamináris határrétegek sebességprofilja miatt.
Erős negatív nyomású gradienssel rendelkező terület is kialakulhat közvetlenül az elülső szívócsúcs mögött. Ez buborékot képezhet, és az áramlás gyakran visszarögzül mögötte. Az egyik gyakori előfordulás, hogy lamináris elválasztó buborék keletkezik, és a turbulens áramlás visszacsatolódik mögé. Ezek makacsak lehetnek, és hiszterézist okozhatnak az emelés és az AoA görbében.
A szétválás ritkábban fordul elő turbulens áramlásban, mivel nagyobb negatív nyomásgradiensre van szükség.
A turbulencia erősen a szabadáram sebességének függvénye, és csak gyengén a nyomásgradiensek függvénye. Valójában sok turbulencia modell csak a lapos turbulencia adatokat használja (nulla nyomásgradiens), és teljesen figyelmen kívül hagyja a nyomásgradienseket.
Tehát a különbség az, hogy különböző körülmények okozzák őket. Az elválasztáshoz elég erős negatív nyomásgradiensre van szükség ahhoz, hogy biztonsági másolatot készítsen a határrétegről, és a turbulencia nem sokat törődik a nyomásgradienssel.
Megjegyzések
- A turbulens áramlás sima szárnyon történő létrehozásához káros nyomásgradiensre van szükség. Ne felejtsd el megemlíteni, hogy
- @Abdullah I ‘ m kitalálom, hogy erre a bitre hivatkozol – ” Minden határréteg laminárisnak indul. Sok hatás hatással lehet egy lamináris határréteg destabilizálására, ami turbulenssé válhat. Kedvezőtlen nyomásgradiensek, felületi érdesség, hő- és akusztikus energia, a példa a destabilizáló hatásokra. Amint a határréteg átáll, a bőr súrlódása megnő. Ez az elsődleges eredmény A régi emelési veszteség mítosz éppen ez – egy mítosz. ” A kedvezőtlen nyomásgradiens gyengén befolyásolja a turbulens t ransition, de nem szükséges.
- @Abdullah itt egy példa, ahol a turbulens határréteg normál falfüggvényét, amely nem veszi figyelembe a nyomásgradienseket, egyre növeli. – afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/node100.htm
- Srácok – miért ne ‘ t új kérdést teszel fel? ‘ valójában nagyon egyszerű: A negatív nyomásgradiens csak a fő áramlási irányban lassítja a sebességet, így a keresztáramlási sebességek érintetlenül maradnak. Tehát ezek nagyobbak lesznek a fő áramlási sebességhez viszonyítva , ami elősegíti az átmenetet.És a ” mítosz ” kapcsán, miszerint a korai turbulens átmenet nem okoz veszteséget: kérdezze meg a Wortmann 67-170 vitorlázó repülőgép tulajdonosait. szárnyashajót, és elmondhatják, hogy ez minden, csak mítosz. Mindezek kellő mélységgel történő elmagyarázása nem fog ‘ ide illeszkedni, ezért egy új kérdés segítene.
- A söpört szárnyakon nincs szükség a negatív gradiensre . A határrétegben változó áramlási irány teljes mértékben elegendő az átmenet kioldásához. Valószínűleg hozzá kell adnia, hogy a válasz csak egyenes szárnyakra érvényes.
Válasz
Melyik ponton mondják ” ó, ez az áramlás turbulenciáról szétválasztásra változott ”
Abban a pontban, ahol az áramlás megfordítja az irányt.
Áramlás elválasztása. A vastag görbe a felület / szárny.
Igen, ez megtörténhet.
A turbulens és a lamináris áramlás egyaránt elválaszthat. A turbulens áramlás valójában kevésbé válik el, mint a lamináris áramlás. Éppen ezért a repülőgép szárnyain gyakran vannak olyan eszközök, amelyek szándékosan turbulenciát okoznak a szárnyon.
(Igen, az elválasztott áramlás negatív bőrsúrlódást eredményez, de hatalmas nyomásellenállás árán)
Itt “sa (rosszul kézzel rajzolt) diagram, amely a lamináris, turbulens és elválasztott áramlások közötti különbséget mutatja.
Csak egy magyarázat a leállásról. A istálló az, amikor az áramlás szétválasztása okozta emeléscsökkentés felülmúlja a megnövekedett támadási szögben történő repülés okozta emelkedést. Az áramlás elválasztása anélkül is megtörténhet leáll, és csökkenti a nagyobb támadási szögből származó előnyöket az áramlás elválasztásának mértékével arányosan, de az elakadás nem történhet áramlás elválasztása nélkül.
Valóban, sok szárny elválasztotta az áramlást a a hátsó él valamikor
stall ” elérte. Ahogy közelebb kerül az emberhez ” stall “, az elválasztott áramlás régiója előre tágul. Ennek a szétválasztott áramlásnak a nyomán létrejövő turbulencia ütközik a farok felé, ami ” buffeting ” -et okoz, ami figyelmezteti a pilótát, hogy közeledik a bódéhoz. Azok a repülőtéri szárnyak, amelyek nem rendelkeznek ezzel a funkcióval, mint például a szuperkritikus vagy az éles szuperszonikus szárnyak, általában veszélyesek, ha lassú sebességgel repülnek a vele járó magas támadási szögekkel.
És ahogy a diagramból is látható, az áramlási elválasztás egy adott támadási szögnél sokkal rosszabb a lamináris áramlásnál, mint a turbulens áramlásnál. Tehát a laminárisan elválasztott eset nagyobb valószínűséggel megtorpan, mint a turbulens elválasztott eset.
Emelés és támadás szöge vékony, éles szárnyakhoz és vastagokhoz. mert a lamináris áramlás a vékony kategóriába tartozik. És mint fent, csak az, hogy lamináris áramlás van-e a szárnyon, vagy sem, hasonló hasonlóságot eredményezhet.
És igen, az örvénygenerátorok megakadályozzák a szétválasztást turbulencia létrehozásával, ami magas sebességű szabadáramú levegőt keverni az alacsony sebességű határréteggel, felgyorsítva a határréteget. Kompromisszumot jelent a turbulens határréteg ellenállása és az egyenletes nagyobb áramlás-elválasztási vonóerő és emelő veszteség.
Megjegyzések
- De mi a technikai különbség a szétválasztás és a turbulencia között? Melyik ábra ábrázolja az ábrádat, és hogyan nézne ki a másikat ábrázoló ábra?
- @GuyInchbald Sajnáljuk, az elválasztást ábrázolja. A merész vonal a szárny. A nyílsorokkal ellátott normál vonalak a határréteg sebességét mutatják.
- Köszönöm. Ennek most van értelme.
- Ez az utolsó, levált turbulens áramlás lenne az úgynevezett elakadási állapot?
- @GuyInchbald: A szárny enyhén instabil a hangmagasságban (még inkább nagyobb dőlésszöggel) ), és csak a beépített farokkal ellátott szárny-farok kombináció lesz tökéletesen stabil a magasságban, amikor a szárny leáll. A hirtelen, éles leállást a hirtelen áramlás szétválasztása okozza a szárnycsík orra előtt (ami elkülönített áramlást okoz a légcsatorna nagy részén), míg a jóindulatú leállást a hátsó éltől származó lassan növekvő elválasztás okozza, és növekvő szöggel előre kúszik támadás.
Válasz
Gondoljon a határrétegre, mint egy több sávos autópályára, amely gumikocsikkal ütközhet egymásba. Ennek az autópályának az egyik oldalán ragacsos járdája van, és az autók maguk is kissé ragadósak, ezért a járdaszél közelében lévő autók annál lassabban, minél közelebb vannak.
Az egyik esetben az autók a sávjukban maradnak, és a jobb szélső sávban, közvetlenül a szegély mellett (sajnálom, ti ausztrálok, japánok vagy indiánok: Nektek ez lenne a bal oldali sáv) a leglassabb járművek. A sebesség növekszik, ha az egyes sávok ettől a leglassabb sávtól távolabb kerülnek, mivel az autók szépen súrlódnak. Ez olyan, mint a lamináris áramlás.
Most megváltozik a forgalom, és a sofőrök gyakran váltanak sávot. Ennek eredménye, hogy a leglassabb sávban lévő autóknak fel kell gyorsulniuk. Új sávok csatlakoznak időről időre a leggyorsabb sávhoz, így a sebesség a leggyorsabb sávban nem lassul. A sebesség már sokkal egyenlőbb a sávokon, de az egész autópálya szélesebbé válik, hogy be tudjon férni minden új sáv gyors járművekkel. Ez olyan, mint a turbulens áramlás.
Míg a lamináris áramlásban a levegő parcellái mind az uralkodó áramlási irányban áramlanak, a turbulens áramlásban nagy a keresztáramlás, így ezek a parcellák összeütköznek, ha súrlódnak a falral (az autópálya ragadós járdája, hogy a képen maradhasson) túl lassítja őket. Ehhez állandóan új, nagy energiájú csomagok hozzáadására van szükség, így az egész határréteg vastagabb és teljesebb a sebességprofilja.
Ha azonban a sebességgradiens az uralkodó áramlási irány mentén negatív (mondjuk (a repülõcsatorna hátsó felének rekompressziós területe), az összekötõ sávokban lévõ autók lassabbá válnak, és a lassabb sávok is lelassulnak. Olyan, mintha engedelmeskednének egy olyan sebességkorlátozásnak, amely mindenkinek azt mondja, hogy csökkentse sebességét egy MPH-val. És akkor még néhányat. Ha a járdaszél közelében (a leglassabb sávban) a sebesség nullára csökken, majd megfordul, áramlásszétválás történt. Most a leglassabb sáv mindkét irányból megtelik járművekkel, ami a szomszédos sávokban lévő autókat tolja tovább. Az autópálya szélessége felrobban.
Ez mindkettő megtörténhet sávváltás nélkül vagy annál sokkal; az eredmény ugyanaz. Amikor sávváltás nélkül történik, és a sofőrök meggondolják ezt a részletet tovább a lefelé , a csatlakozó új autók mostantól ütköznek az összes többi emberrel, és újra mozgásba hozzák a forgalmat. Ez egy lamináris elválasztó buborékot ír le, amely visszacsatlakozik az áramlás irányába.
vajon vajon az elválasztás csak egy zavart peremréteget tartalmaz-e, míg a turbulencia szélesebb zavarral járhat, például egy istállóban?
Minden áramlás elválik a hátsó élnél. Túl nagy támadási szög esetén ez a szétválás előre kúszik a felső oldalon a vastag szárnyszéleken, vagy egy új elválasztás indul el a szívócsúcs mellett az orr közelében, vékony szárnyakon. Ez a szétválasztás, ha elég kiterjedt, emelési veszteséget okoz és meghatározza az elakadást. Mind a lamináris, mind a határrétegek megtapasztalhatják ezt.
Különleges eset egy lamináris elválasztó buborék, amely a szívócsúcs mellett megy végbe, de a turbulens áramláshoz való későbbi áttérés visszacsatolást okoz. Ezt a későbbiekben még mindig követheti a turbulens határréteg elválasztása.
Például helyes-e azt mondani, hogy az istállóban egy már -turbulens áramlás (néha burblingként tapasztalható) leválik?
Igen, de egy lamináris határréteg is elválaszthat és elakadást okozhat (főleg a repülőgép-modelleknél) és kisebb). Az általad említett ” buggyant ” nem ez okozza, hanem az, hogy nagyobb örvények ütnek a farkába. Ez azt jelzi, hogy a belső szárny hátsó széle közelében nagy a szétválás, de emelés veszteség nélkül vagy alig. Ez a fajta turbulencia különbözik a határrétegétől, és sokkal nagyobb léptékű.
Vagy az örvénygenerátorok, amelyek célja egy pangó stagnálás újbóli feltöltése. határréteget, tegye meg turbulencia létrehozásával az elválasztás megakadályozása érdekében?
Igen. Az örvénygenerátorok több nagy sebességű sávot adnak a határréteg forgalmához. Ezenkívül segítenek az ütések helyének rögzítésében a transzszónikus repülés során.
Megjegyzések
- Remek. Legközelebb, amikor repülőre szállok, ‘ megnézem a szárnyat, és meglátom, hogy tele van kis gumikerekes lökhárító kocsikkal, amelyek az egész helyet elhatárolják. 🙂
- Most mit tett veled az Egyesült Királyság, amit nem érdemel említés? 🙂
- Valóban elkerülném a molekulák említését egyáltalán . A turbulens és lamináris áramlások a folytonosságról szólnak. A molekulák egyikükben is teljesen kaotikusak. Az egyes molekulák teljesen más léptékben kezdenek számítani, az átlagos szabad út a levegőben 70 nm körül van. Van egy jó oka annak, hogy a folyékony parcellákat vagy részecskéket kitalálták hu.wikipedia.org/wiki/Fluid_parcel
- @VladimirF: Igen, ez van értelme. Helyettesítettem őket ” légcsomagokkal “.
- @TooTea: Túl sok országot fertőztek meg a betegséggel az út rossz oldalán haladni.De talán meg kellene adnom Afrika déli részének tiszteletbeli említést.