Теория - подъемная сила
Cтраница 3
Существуют два способа расчета осевых насосов. Один способ основан на теории подъемных сил, возникающих при обтекании потоком лопасти, и исследованиях течения жидкости через гидродинамическую решетку, проведенных Н. Е. Жуковским и известных под названием Теоретические данные для исследования действия турбин. [31]
Изложенные здесь соображения существенны для теории обтекания тел идеальной жидкостью и, в частности, теории крыла бесконечного и конечного размаха. Особенное значение имеет лежащая в основе теории подъемной силы крыла идея интерпретации неоднозначности потенциала скоростей в многосвязной области при помощи присоединения к безвихревому потоку изолированных вихревых трубок, или поверхностей. [32]
 |
Перемещение, вращение и деформация элемента жидкости. [33] |
Однако для того, чтобы получить ясное представление о теории подъемной силы, мы должны кратко рассмотреть основные понятия механики жидкостей и газов. [34]
Особенно велики заслуги Н. Е. Жуковского в области аэромеханики. О присоединенных вихрях и Падение в воздухе легких продолговатых тел, вращающихся около своей продольной осп, в которых заложены основы теории подъемной силы крыла самолета. [35]
Основоположником теории подъемной силы крыла самолета и теории тяги винта был Николай Егорович Жуковский. Им была установлена фундаментальная теорема, определяющая величину подъемной силы, и им же была установлена зависимость подъемной силы от геометрической формы профиля крыла Теория подъемной силы при нестационарном движении была создана также нашим соотечественником - акад. Сергеем Алексеевичем Чаплыгиным; он же является родоначальником теории составных крыльев. Чаплыгин первый ( в 1902 г.) разработал метод учета влияния сжимаемости воздуха. [36]
Метод подъемных сил становится менее точным и более трудоемким для осевых колес с меньшим ns и является совершенно неприменимым для полуосевых пропеллерных колес. Для инженера, проектирующего насосы, необходима непрерывность принятой схемы течения, хода теоретических рассуждений и геометрических построений, обеспечивающая возможность понимания результатов испытаний и правильного выбора расчетных констант для всего диапазона коэффициентов быстроходности. Теория подъемных сил не удовлетворяет этим требованиям. [37]
Иначе обстоит дело при обтекании тела, имеющего бесконечные размеры в направлении, перпендикулярном потоку. Лобовое сопротивление в идеальной жидкости отсутствует и в этом случае, в то время как подъемная сила может быть отлична от нуля. Теория подъемной силы для крыла бесконечного размаха была создана Н. Е. Жуковским, который показал, что для возникновения подъемной силы необходимо существование циркуляции воздуха вокруг обтекаемого тела. [38]
Прандтля - Глауэрта и Кармана-Цзена позволяют свести задачу определения приближенного распределения давления к задаче несжимаемой жидкости. В настоящей главе мы видели, что есть методы расчета подъемной силы и лобового сопротивления для сверхзвуковых скоростей выше околозвукового диапазона. Однако положение не столь благоприятно относительно теории подъемной силы и лобового сопротивления в околозвуковом диапазоне. Здесь доступны решения задачи лишь для определенных единичных случаев, определенных чисел Маха и определенных профилей крыла. Однако решение уравнений движения течения вообще требует чрезвычайно громоздких расчетов, которые не дают уверенности, что результаты окажутся точными. [39]
Если в формулу ( 203) подставить / и и, определенные из эксперимента, тогда вычисленные значения Ст ВИХр хорошо согласуются со значениями Сх ВИхр, определенными непосредственными замерами сил лобового сопротивления на аэродинамических весах. Следовательно, формула Кармана ( 203) схватывает правильно суть явления, но нуждается в дополнительных соотношениях, устанавливающих связь геометрических параметров контура с кинематическими и геометрическими параметрами шахматной системы вихрей. Пользуясь аналогией, можно сказать, что формула Кармана ( 203) играет в теории лобового сопротивления ( построенной в рамках представлений идеальной жидкости) ту же роль, что и формула H. E. Жуковского в теории подъемной силы. [40]
Профили, выбранные на основании их аэродинамических характеристик, могут обеспечить расчетное значение осевой скорости лишь случайно; надлежащая осевая ( или в общем случае меридиональная) скорость устанавливается в результате правильного выбора углов входа и выхода. Все эти факторы определяют коэффициент быстроходности колеса. В теории подъемных сил и соответствующей расчетной методике этим фактором почти не уделяется внимания. [41]
Возможность получения больших мощностей при малых габаритах водоподводящих сооружений и турбин привела к особо интенсивному развитию средне - и высоконапорных установок. Но этого типа установки возможны, как правило, в горных районах, на реках же равнинного типа, представляющих собой основные магистрали расселения человечества, падения невелики. Этс стало возможным лишь после разработки теории подъемной силы лопасти отцом авиации Н. Е. Жуковским, который, как автор теории гидравлического удара, также является отцом теории неустановившихся гидроэнергетических процессов. [42]
Принципиальный вопрос, который прежде всего должна решить любая теория сопротивления давления, строящаяся на уравнениях идеальной жидкости, есть вопрос о физической схеме течения. Именно, необходимо решить вопрос о способе ( или физической гипотезе), которым будет эта теория пользоваться для нарушения симметрии потока. Если физическая гипотеза правильно схватывает основные особенности процесса обтекания тел реальной маловязкой жидкостью ( или воздухом), тогда из уравнений идеальной жидкости можно получать результаты, хорошо подтверждающиеся опытом. Ярким примером плодотворной гипотезы является гипотеза Н. Е. Жуковского в теории подъемной силы профиля крыла. Гипотеза Гельмгольца о полном покое частиц жидкости в кильватерной зоне обтекаемого тела, по-видимому, не отражает суть происходящих процессов. [43]
Анализ движения устойчивых самолетов показывает два различных вида продольного движения; один из них - медленное движение длинного периода, а другой - быстрое движение намного более короткого периода. Первый включает отклонения от прямой траектории центра тяжести; скорость центра тяжести увеличивается, пока самолет пикирует, и уменьшается, пока он набирает высоту. Угод крыла относительно траектории сохраняется почти постоянным. Этот тип движения впервые описал Жуковский в 1891 году [5], и позже независимо Лан-честер [6], обоих я уже упоминал в связи с теорией подъемной силы. На вклад Жуковского совершенно не обратили внимания, и это явление обычно известно как фугоидное1 движение Ланчестера. Мое знание греческого подсказывает phygoid, но я не вполне уверен в термине. [44]
Читатель может вспомнить, что немецкий инженер Антон Флетт-нер [2] использовал эффект Магнуса для управления лодкой с помощью энергии ветра. Если круговой цилиндр установить вертикально на лодке и заставить его вращаться вокруг своей оси, то ветер создаст силу в направлении, по существу перпендикулярном оси цилиндра и направлению относительного воздушного потока. Таким образом, вращающийся цилиндр может заменить парус. Фактически парус - это не что иное, как аэродинамическая поверхность. Флеттнер также доказал, что вращением в противоположных направлениях двух цилиндров с последовательным расположением, он мог бы поворачивать лодку. Я однажды совершил путешествие из Бремерхавена ( Bremerhaven), примерно в 1924 году, в экспериментальной лодке Флеттнера. Однако конечная неудача изобретения была обусловлена экономическими причинами. Но, к сожалению, цилиндры необходимо было вращать довольно быстро, для того чтобы получить значительные движущие силы, и это вызвало необходимость использования шариковых или роликовых подшипников и принятия на работу искусного механика для технического обслуживания. Конечные расходы слишком велики для рыбацких лодок, а предполагаемая прибыль по сравнению с обычным двигателем корабля становится иллюзорной. Конечно, эксперимент Флеттнера выполнялся в то время, когда уже была создана теория подъемной силы. [45]
Страницы: 1 2 3