날개 위로 흐르는 공기의 경우 흐름 분리와 난류 흐름 모두 표면 옆의 방해 흐름과 더 멀리 떨어진 부드러운 흐름을 포함합니다. 어떤 시점에서 ” 아,이 흐름이 난류에서 분리 ” (또는 그 반대)로 변경되었으며 그 이유는 무엇입니까?
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분리가 방해 된 경계층 만 포함하는 반면 난류는 실속에서와 같이 더 넓은 방해를 포함 할 수 있는지 궁금합니다.
예를 들어 실속에서 다음과 같이 말하는 것이 맞습니까? 이미 난류 (때때로 파열로 경험)가 분리됩니까?
또는 정체 된 경계층에 다시 에너지를 공급하도록 설계된 소용돌이 발생기가 분리를 방지하기 위해 난류를 생성하여 분리합니까?
댓글
- 마지막 질문에 아니요. 경계층은 난류 일 수 있습니다.
- 더 넓은 난류는 분명히 경계층을 포함합니다. 그러나 이것이 유동 분리와 어떤 관련이 있습니까?
- Turbulent 경계층은 분리를 지연시킵니다. scientificamerican.com/article/how-do-dimples-in-golf-ba
- @GuyInchbald it ‘는 격동적인 경계층 자체입니다.
- 이러한 의견과 몇 가지 답변을 통해 몇 가지 제안 된 예를 통해 질문을 확장 할 수있었습니다.
답변
유동 분리와 난류 전이는 완전히 다른 현상입니다.
유동 분리는 유동의 역 압력 구배에 의해 발생합니다. 방향. 리프팅 표면의 윗면에서 흐름은 표면의 후단 가장자리에 접근함에 따라 감속하고 원거리 압력으로 되돌아 가야합니다. 따라서 호일 윗면 뒷면 근처에 역 압력 구배가 있습니다. 문제는이 압력 구배가 경계층을 포일의 피부까지 바로 침투하고 피부 마찰로 인해 경계층이 느려진다는 것입니다. 그 결과 경계층 외부의 공기가 자유 흐름 속도로 느려지면 경계층이 날개 위로 잘못된 방향으로 흐르게 될 수 있습니다. 흐름은 어딘가로 이동해야하므로 거품이 형성되고 유선이 피부에서 멀어집니다. 층류 경계층은 층류 경계층의 속도 프로파일로 인해 이러한 현상이 발생하기 쉽습니다.
강한 역압 구배가있는 영역도 앞 가장자리 흡입 피크 바로 뒤에 발생할 수 있습니다. 이것은 거품을 형성 할 수 있으며 흐름은 종종 그 뒤에 다시 부착됩니다. 한 가지 일반적인 경우는 층상 분리 기포가 형성되고 난류가 그 뒤에 다시 부착되는 것입니다. 이는 완고 할 수 있으며 양력 대 AoA 곡선에서 히스테리시스를 생성하는 경향이 있습니다.
난류에서 분리는 더 큰 역압 구배가 필요하기 때문에 발생할 가능성이 적습니다.
난류는 자유 흐름 속도의 함수이며 약한 압력 구배의 함수입니다. 실제로 많은 난류 모델은 평판 난류 데이터 (압력 기울기 0)를 사용하고 압력 기울기를 완전히 무시합니다.
차이점은 서로 다른 조건에 의해 발생한다는 것입니다. 분리에는 경계층을 뒷받침 할만큼 강한 역 압력 구배가 필요하며 난류는 “압력 구배에 크게 신경 쓰지 않습니다.
댓글
- 부드러운 날개에서 난류를 생성하려면 역 압력 구배가 필요합니다. ‘이 점을 잊지 마세요.
- @Abdullah I ‘이 비트를 언급하고있는 것 같습니다. ” 모든 경계 레이어는 층류로 시작합니다. 많은 영향 층류 경계층을 불안정하게하여 난류로 전환 할 수 있습니다. 역압 구배, 표면 거칠기, 열 및 음향 에너지는 불안정화 영향의 모든 예입니다. 경계층이 전환되면 피부 마찰이 증가합니다. 이것이 주요 결과입니다. 오래된 리프트 손실 신화는 바로 그 신화입니다. ” 역압 구배는 난류 t에 약한 영향을 미칩니다. 그러나 필수는 아닙니다.
- @Abdullah는 압력 구배를 고려하지 않는 난류 경계층의 표준 벽 함수를 업그레이드 한 예입니다. – afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/node100.htm
- 남자들 – 왜 그런가요 ‘ 새로운 질문을하지 않습니까? 실제로는 ‘ 매우 간단합니다. 역압 구배는 주 흐름 방향에서만 속도를 느리게하고 교차 흐름 속도는 그대로 둡니다. 따라서 이들은 함께 전환하는 데 도움이되는 주 유속에 비해 상대적으로 높아집니다.그리고 초기 난류 전환으로 인한 리프트 손실이 없다는 ” 신화 “에 대해 : Wortmann 67-170을 사용하는 글라이더 소유자에게 문의하십시오. 익형이며 그들은 그것이 신화에 불과하다고 말할 수 있습니다. 이 모든 것을 충분한 깊이로 설명하면 ‘ 여기에 맞지 않았으므로 새로운 질문이 도움이 될 것입니다.
- 스윕 날개에서는 불리한 기울기가 필요하지 않습니다. . 경계층에서 변화하는 흐름 방향은 전환을 트립하기에 충분합니다. 답변이 직선 날개에만 유효하다고 추가해야 할 것입니다.
답변
어떤 시점에서 ” 아,이 흐름은 난류에서 분리로 변경되었습니다. ”
흐름이 방향을 바꾸는 지점
흐름 분리. 굵은 곡선은 표면 / 날개입니다.
예, 가능합니다.
난류와 층류 모두 분리 될 수 있습니다. 난류는 실제로 층류보다 분리 될 가능성이 적습니다 . 이것이 항공기 날개에 의도적으로 날개에 난기류를 생성하는 장치가있는 이유입니다.
(예, 분리 된 흐름은 부정적인 피부 마찰을 일으키지 만 엄청난 압력 항력의 대가로)
여기 “층류, 난류 및 분리 된 유동의 차이를 보여주는 심하게 손으로 그린 그림입니다.
stall에 대한 설명입니다. stall 은 흐름 분리로 인한 리프트 감소가 증가 된 공격 각도로 비행으로 인한 리프트 증가를 압도하는 경우입니다. 흐름 분리는 흐름이 분리되는 정도에 비례하여 더 높은 받음각에서 얻는 이점을 줄이지 만, 흐름 분리 없이는 실속이 발생할 수 없습니다.
실제로 많은 날개가
stall “에 도달했습니다. ” stall “에 가까워지면 분리 된 흐름의 영역이 앞으로 확장됩니다. 이 분리 된 흐름의 여파로 생성 된 난류가 꼬리에 부딪혀 ” 버프 팅 “이 발생하여 조종사에게 경고를 보냅니다. 실속에 접근합니다. 초 임계 익형이나 날카로운 초음속 익형과 같이이 기능이없는 익형은 고유 한 높은 공격 각으로 저속으로 비행하는 것이 위험합니다.
그리고 다이어그램에서 볼 수 있듯이, 주어진 받음각에서의 유동 분리는 난류 유동보다 층류 유동에서 훨씬 더 나쁩니다. 따라서 층류 분리 케이스는 난류 분리 케이스보다 실속 일 가능성이 높습니다.
얇고 날카로운 날개와 두꺼운 날개에 대한 리프트 대 공격 각도. 익형 설계 층류의 경우 얇은 범주에 속합니다. 위와 같이 날개에 층류가 있거나없는 것만으로도 비슷한 차이를 만들 수 있습니다.
네, 와류 발생기는 난류를 생성하여 분리를 방지합니다. 저속 경계층과 혼합되어 경계층의 속도를 높이는 자유 흐름 공기의 속도를 높입니다. 난류 경계층의 항력과 균일 한 유동 분리로 인한 더 큰 항력 및 양력 손실.
설명
- 하지만 분리와 난류의 기술적 차이점은 무엇입니까? 당신의 다이어그램은 무엇을 묘사하고 있고 다른 다이어그램은 어떤 모습일까요?
- @GuyInchbald 죄송합니다. 분리를 묘사합니다. 굵은 선은 날개입니다. 화살표 행이있는 일반 선은 경계 레이어의 속도를 나타냅니다.
- 감사합니다. 이제 이치에 맞습니다.
- 마지막으로 분리 된 난류 흐름이 실속 상태라고할까요?
- @GuyInchbald : 날개는 피치가 약간 불안정합니다 (캠버가 많을수록 더욱 그렇습니다). ) 그리고 날개가 실속 될 때 설치된 꼬리가있는 날개-꼬리 조합 만이 피치에서 완벽하게 안정됩니다. 갑작스럽고 날카로운 실속은 익형의 노즈 바로를 지나는 갑작스런 유동 분리 (많은 익형에서 분리 된 유동을 유발 함)에 의해 발생하는 반면 양성 실속은 후행 가장자리에서 시작된 분리가 천천히 증가하고 공격.
답변
경계층을 충돌 할 수있는 고무 자동차가있는 다 차선 고속도로로 생각하십시오. 서로에게. 이 고속도로는 한쪽에 끈적 거리는 연석이 있고 자동차는 자체적으로 약간 끈적 거려서 그 연석 근처의 자동차는 가까울수록 속도가 느려집니다.
어떤 경우에는 차가 자신의 차선에 머무르고 연석 바로 옆에있는 맨 오른쪽 차선 (죄송합니다. 호주인, 일본인 또는 인도인 : 가장 왼쪽 차선이 될 것입니다)이 가장 느린 차량. 속도는 자동차가 멋지게 문지르 기 때문에이 가장 느린 차선에서 더 멀어 질수록 속도가 증가합니다. 이것은 층류와 같습니다.
이제 교통량이 바뀌고 운전자는 차선을 자주 바꿉니다. 그 결과 가장 느린 차선의 차량은 속도를 높여야합니다. 새로운 차선은 때때로 가장 빠른 차선에 합류하므로 가장 빠른 차선의 속도가 느려지지 않습니다. 속도는 이제 차선에서 훨씬 더 동일하지만 고속 차량이있는 모든 새로운 차선을 수용하기 위해 전체 고속도로가 더 넓어집니다. 이것은 난류와 같습니다.
층류에서는 공기의 구획이 모두 우세한 흐름 방향으로 흐르는 반면, 난류에서는 많은 교차 흐름이 있으므로 벽과 마찰하면 해당 구획이 충돌합니다. (고속도로의 끈적 거리는 연석은 그림에 머물러 있기 때문에) 너무 많이 느려집니다. 이렇게하려면 새로운 고 에너지 구획을 지속적으로 추가해야하므로 전체 경계층이 더 두껍고 전체 속도 프로필이 있습니다.
그러나 지배적 인 흐름 방향을 따른 속도 구배가 음수 인 경우 (예 : 에어 포일의 후면 상단에있는 재 압축 영역), 합류하는 차선의 차량은 느려지고 느린 차선도 감속됩니다. 마치 모든 사람에게 속도를 약간의 MPH만큼 줄 이도록 지시하는 일련의 속도 제한을 따르는 것처럼 보입니다. 그 다음에는 더 많은 속도를냅니다. 연석 근처 (가장 느린 차선)의 속도가 0으로 떨어지고 후진하면 흐름 분리 가 발생했습니다. 이제 가장 느린 차선이 양방향의 차량으로 채워져 인접한 차선의 차량을 더 멀리 밀어냅니다. 고속도로 폭이 폭발합니다.
차선 변경이 없거나 많이 변경된 경우 둘 다 발생할 수 있습니다. 결과는 동일합니다. 차선을 변경하지 않고 운전자가 더 다운 스트림 세부 정보에 대해 마음을 바꾼 경우
a>, 합류하는 새로운 자동차는 이제 다른 모든 자동차와 충돌하여 교통이 다시 이동하게됩니다. 이는 하류에 재 부착 된 층류 분리 거품을 설명합니다.
분리가 방해 된 경계층 만 포함하는 반면 난류는 실속과 같이 더 넓은 방해를 포함 할 수 있는지 궁금하십니까?
모든 흐름은 후단 가장자리에서 분리됩니다. 공격 각이 너무 크면이 분리가 두꺼운 익형에서 위쪽으로 앞으로 이동하거나 얇은 익형의 기수 근처 흡입 피크를지나 새로운 분리가 시작됩니다. 이 분리는 충분히 광범위 할 때 양력 손실을 일으키고 실속을 정의합니다. 층류 층과 경계층 모두 이러한 현상을 경험할 수 있습니다.
특별한 경우는 흡입 피크를지나 발생하는 층류 분리 기포이지만 이후 난류로의 전환으로 인해 재 부착이 발생합니다. 이것은 나중에 난류 경계층의 분리가 이어질 수 있습니다.
예를 들어, 실속에서 이미 -난류 (때때로 터 블링)가 분리됩니까?
예, 그러나 층류 경계층도 분리되어 실속을 일으킬 수 있습니다 (대부분 모형 비행기 스케일에서 이하). 언급하신 ” 버블 링 “은 이것 때문이 아니라 꼬리를 치는 더 큰 소용돌이 때문입니다. 이것은 안쪽 날개의 뒷전 근처에서 크게 분리되었지만 양력 손실이 거의 없거나 거의 없음을 나타냅니다. 이러한 종류의 난기류는 경계층 및 훨씬 더 큰 규모의 난류와 다릅니다.
또는 정체 된 에너지를 재 활성화하도록 설계된 소용돌이 발생기 경계층, 분리를 방지하기 위해 난류를 생성하여 그렇게합니까?
예. 소용돌이 발생기는 경계층의 트래픽에 더 많은 고속 차선을 추가합니다. 또한 초음속 비행에서 충격 위치를 수정하는 데 도움이됩니다.
댓글
- 좋습니다. 다음 번에 비행기를 타면 ‘ 윙을보고 사방으로 둘러싸여있는 작은 고무 범퍼카로 가득한 것을 볼 것입니다. 🙂
- 이제 영국이 언급 할 가치가없는 일을 한 것은 무엇입니까? 🙂
- 나는 정말로 분자를 전혀 언급하지 않을 것입니다. 난류와 층류는 모두 연속체에 관한 것입니다. 분자들은 어느 쪽이든 완전히 혼란 스럽습니다. 개별 분자는 완전히 다른 크기로 문제를 일으키기 시작하며 공기의 평균 자유 경로는 약 70nm입니다. 유체 소포 또는 입자가 발명 된 데에는 충분한 이유가 있습니다. en.wikipedia.org/wiki/Fluid_parcel
- @VladimirF : 예, 그렇습니다. 맞는 말이다. 나는 그것들을 ” 공기 소포 “로 교체했습니다.
- @TooTea : 너무 많은 국가에서 질병에 감염되었습니다. 길의 잘못된 쪽에서 운전하는 것.하지만 아프리카 남부를 명예롭게 언급해야 할 수도 있습니다.