Сообщений в теме: 195

[Мик72]

Турбопарус имеет выемки, вернее отверстия или перфорацию, если Вам так угодно, и это в некоторой степени усиливает эффект Магнуса. Правда это эффект дополнительно механизирован .

[утлюк]

Почти все понятно. Только лучше убрать слово "идеальный".  Оставить просто "похожий" на аэродинамический.

Что касается жесткого крыла, у него есть еще одно преимущество - толщина. Она добавляет эффективность.

По теории плоскую пластину можно принять за 1. У дужки будет корень из 1 плюс квадрата кривизны. А у толстого профиля к этой величине прибавится еще толщина (не под корнем). Поэтому результат может увеличиться процентов на 50-70. Это грубая аналитическая прикидка, но она показывает, что есть за что бороться. 

Толщина тема интересная, тем более, что мягкость и твёрдость уже обсудили, заодно с размерами.

Штудируя труды господина Альберта Петрова, в частности, его работу "Энергетические методы увеличения подъемной силы крыла" (http://www.rfbr.ru/r...s/o_1779712#295), обратил внимание на следующее заключение автора, касающееся обтекания крыла при наличии торцевого выдува :

"...приращение аэродинамической нагрузки происходит в концевых сечениях крыла вследствие увеличения его эффективного размаха за счет наличия струйной поверхности..." (стр.299).

 

Сформулирую этот вывод несколько иначе, по крестьянски - торцевой выдув увеличивает эффективный размах крыла.

А это, в свою очередь, для более точного и предметного понимания, изложу в следующей последовательности:

- поток, формируемый торцевым выдувом, направлен перпендикулярно скорости полёта (в общем случае);

- торцевой выдув формирует некую "виртуальную законцовку" крыла по направлению выдува;

- набегающий поток обтекает как само крыло, в его механической, предметной ипостаси, так и "виртуальную" часть крыла, сформированную торцевым выдувом.

 

Это я к тому, что если вышеизложенная цепочка умозаключений верна, то "виртуальная" часть крыла, как результат торцевого выдува, обтекается набегающим потоком в полном соответствии с законами аэродинамики. Твёрдой железяки и мягкой тряпки нет вообще, есть только поток, расположенный поперек набегающего. Взаимодействие этих двух потоков рассматривается А.Петровым как взаимодействие крыла и набегающего потока со всеми "причандалами", т.е. образуется некий пограничный слой на границе раздела торцевого и набегающего потоков, имеется нижняя и верхняя траектории обтекания, разность давлений, переток снизу вверх. В этом случае, "виртуальная" часть крыла приобретает телесность, совсем даже не виртуальную. Как с тем сусликом - его не видно...., но.... 

 

А теперь к дужке. 

Если под дужкой имеется мощный поток в направлении к законцовке, своего рода "петровский торцевой выдув", то обтекание вогнутой поверхности дужки должно, и будет, отличаться от обтекания её без этого "торцевого потока", который как и в рассмотренном Петровым случае, сформирует другую реальность, у обтекаемой поверхности появится телесность. Вроде бы виртуальная, но А.Петров её вполне себе "пощупал" даже не имея дужки вверху. 

[lop]

Почти все понятно. Только лучше убрать слово "идеальный".  Оставить просто "похожий" на аэродинамический.

Что касается жесткого крыла, у него есть еще одно преимущество - толщина. Она добавляет эффективность.

По теории плоскую пластину можно принять за 1. У дужки будет корень из 1 плюс квадрата кривизны. А у толстого профиля к этой величине прибавится еще толщина (не под корнем). Поэтому результат может увеличиться процентов на 50-70. Это грубая аналитическая прикидка, но она показывает, что есть за что бороться. 

 

 

Эффективный - с какой точки зрения?  По какому критерию?

А вы сами что под эффективностью имели в виду в первом сообщении?

[lop]

...
Это я к тому, что если вышеизложенная цепочка умозаключений верна, то "виртуальная" часть крыла, как результат торцевого выдува, обтекается набегающим потоком в полном соответствии с законами аэродинамики. Твёрдой железяки и мягкой тряпки нет вообще, есть только поток, расположенный поперек набегающего. Взаимодействие этих двух потоков рассматривается А.Петровым как взаимодействие крыла и набегающего потока со всеми "причандалами", т.е. образуется некий пограничный слой на границе раздела торцевого и набегающего потоков, имеется нижняя и верхняя траектории обтекания, разность давлений, переток снизу вверх. В этом случае, "виртуальная" часть крыла приобретает телесность, совсем даже не виртуальную. Как с тем сусликом - его не видно...., но.... 
...

Ура! Начинается новая эра - эра самолётов с воздушными крыльями. Долой эти торчащие в стороны механические отростки. Струя рулит! Ну и на яхты тоже - вместо мачты с парусами, тросами и верёфками ставим компрессор с соплом, и струячим!

[утлюк]

Ура! Начинается новая эра - эра самолётов с воздушными крыльями. Долой эти торчащие в стороны механические отростки. Струя рулит! Ну и на яхты тоже - вместо мачты с парусами, тросами и верёфками ставим компрессор с соплом, и струячим!

Вашу шютку юмора адресуйте, пожалуйста, товарищу Альберту Петрову. Или докажите ему, что никакого "...увеличения эффективного размаха крыла...." при торцевом выдуве не существует.

 

Опираясь на выводы А.Петрова, которые до сих пор, кстати, ни одна собака не опровергла, я всего лишь сделал предположение, что дужка с наличием потока по вогнутой поверхности, может быть рассмотрена как "телесный объект". А "струячить", это уже Ваша идея.  Поскорее патентуйте.

 

Но если без подначивания, то попробуйте изложить картину обтекания той самой "дужки", с верхней, жесткой, тряпичной и т.д. поверхностью, под которой существует постоянный поток по размаху. Появится  "телесность" профиля за счет "воздушной подушки", или нет? Это будет значительно интересней и полезней искромётных шюток.

Почти все понятно. Только лучше убрать слово "идеальный". 

Согласен, меняю на..... "красивый"  

[lop]

Вашу шютку юмора адресуйте, пожалуйста, товарищу Альберту Петрову. Или докажите ему, что никакого "...увеличения эффективного размаха крыла...." при торцевом выдуве не существует.

Если с торца крыла выдувать струю воздуха вдоль размаха крыла и поперёк набегающего потока, то естественно, что эта струя будет препятствовать образованию концевого вихря прямо на этом конце крыла, отодвигая зону его образования дальше по размаху, как это происходило бы на более длинном крыле с нулевым локальным углом атаки на участке дополнительной длины. То есть этот участок, чтобы быть адекватным струе, сам не должен участвовать в создании подъёмной силы, поскольку передать какую-либо силу, направленную поперёк своей оси струя не может. Можно ли с помощью такой струи увеличить нагрузку на крыло? А с какой стати? Концевой вихрь вызывает скос потока, из-за чего локальные углы атаки на концах крыла возрастают по сравнению с локальными углами атаки у корня. Сдвиг зоны образования концевого вихря струёй ослабит этот эффект, локальные углы атаки на концах крыла уменьшатся, подъёмная сила крыла в целом - тоже уменьшится.
Если же выдувать струю не вдоль оси крыла/размаха, а наклонно вниз, то она, конечно, создаст какую-то подъёмную силу, но не от воздействия с набегающим потоком, а токмо как вертикальную реакцию на отдаваемое пространству количество движения, то есть как обычное сопло реактивного самолёта. Это очень неэкономичный расход энергии.

Опираясь на выводы А.Петрова, которые до сих пор, кстати, ни одна собака не опровергла, я всего лишь сделал предположение, что дужка с наличием потока по вогнутой поверхности, может быть рассмотрена как "телесный объект". А "струячить", это уже Ваша идея.  Поскорее патентуйте.

Всего лишь? Вы перечитайте процитированные мной ваши же слова. Нет там никакой дужки, а есть два "потока", которые взаимодействуют между собой (что вполне естественно) и при этом умудряются передать через свою "бестелесность" некое силовое воздействие на третий, "телесный" объект. То есть ваша струя ведёт себя чиста как световые мечи в "Звёздных войнах" при фехтовании. Но это ж фантастика. Струя или поток это вполне телесные объекты, просто тело в них особого рода, газообразное. Оно может взаимодействовать, то есть - передавать силу, твёрдому телу только вдоль границы, где твёрдое и газообразное соприкасаются. То есть взаимодействие струи с крылом ограничивается зоной внутри сопла. А вдоль свободной границы струи давление не изменяется, иначе струя будет менять свою форму до тех пор, пока это условие не выполнится. Загляните в какую-нибудь книжку по теории струйных течений. Струя, передающая воздействие соплу поперёк оси истечения, это полный аналог светового меча из Звёздных войн, передающего поперечное воздействие рукоятке. Лукаса никто не "опровергал" - надобности не возникало. Для доказательства своей идеи попробуйте повернуть излив водопроводного крана, воздействуя только на его струю.

Но если без подначивания, то попробуйте изложить картину обтекания той самой "дужки", с верхней, жесткой, тряпичной и т.д. поверхностью, под которой существует постоянный поток по размаху. Появится  "телесность" профиля за счет "воздушной подушки", или нет? Это будет значительно интересней и полезней искромётных шюток.

Дужка - твёрдый телесный двухмерный объект, даже если толщина её стремится к 0. Здесь твёрдость и телесность подразумевают возможность воспринимать и передавать внешние силы, не деформируясь; больше они, с точки зрения аэродинамики, ни для чего не нужны. Воздух в потоке - тоже телесный объект, но не твёрдый, а газообразный, он способен взаимодействовать с твёрдым телом вдоль их совместной границы. Никакой "воздушной подушки", как третьего самостоятельного объекта, внутри него нет, есть/может быть зона застойного течения, являющаяся неразрывной частью потока, которую можно условно отделить от остальной части потока, только это будет не "подушка", а движущаяся жидкость, для которой тоже нужно будет определять поле скоростей и давлений, как внутри этой области, так и вдоль твёрдой и жидкой "условной" границ. Хотя вне этой застойной зоны поток будет напоминать обтекание объёмного твёрдого тела, но полной аналогии не будет, так как форма части границы этого объёмного тела будет зависеть от вида внешнего по отношению к нему потока, чего нет у настоящего твёрдого тела.

[утлюк]

....   есть/может быть зона застойного течения, являющаяся неразрывной частью потока, которую можно условно отделить от остальной части потока, только это будет не "подушка", а движущаяся жидкость, для которой тоже нужно будет определять поле скоростей и давлений, как внутри этой области, так и вдоль твёрдой и жидкой "условной" границ. Хотя вне этой застойной зоны поток будет напоминать обтекание объёмного твёрдого тела, но полной аналогии не будет, так как форма части границы этого объёмного тела будет зависеть от вида внешнего по отношению к нему потока, чего нет у настоящего твёрдого тела.

Вот это уже теплее. 

Как раз представляет интерес "условная граница" между потоками - обтекающим дужку и потоком под дужкой. Понятно, что этот интерес проистекает из схемы обдува конусообразного паруса "клешня". 

В этой схеме, попавший "под дужку" воздух, движется "несколько в другую сторону" (к свободной шкаторине) чем обтекающий профиль поток (от рейка к рейку), и угол между этими потоками составляет порядка 40^о-60^о. А по направлению нормальной к передней кромке скорости обтекания  - до 90^о. "Неправильно движущийся поток" имеет размерные характеристики, в том числе и некоторую толщину (понятно, что переменную).

Становится интересно, как эти потоки взаимодействуют вдоль "границы" и можно ли её рассматривать в качестве "виртуальной нижней поверхности", расположенной между носком и задней кромкой дужки.  Соответственно и обтекаемую поверхность представлять не в форме дужки, но в форме некоторого "телесного профиля".

[Мик72]

 

Вернёмся к нашей теории полёта на воде. Схема предмета нашего разговора, турбопарус Кусто.

Собственно Алкиона Кусто с турбопарусами: 

 

[БАР]

А вы сами что под эффективностью имели в виду в первом сообщении?

Рост поперечной силы. В реальной жидкости с ростом толщины (кривизны) растет и сила сопротивления. Кроме того появляются отрывы. Поэтому эффект не так заметен и имеет экстремумы. Но он существует. Качество при этом вначале очень слабо (при 9-12%), а потом все заметней падает. 

[БАР]

Концевой вихрь вызывает скос потока, из-за чего локальные углы атаки на концах крыла возрастают по сравнению с локальными углами атаки у корня. Сдвиг зоны образования концевого вихря струёй ослабит этот эффект, локальные углы атаки на концах крыла уменьшатся, подъёмная сила крыла в целом - тоже уменьшится.

Все так, но с точностью до наоборот. 

Концевой вихрь создает индуктивную скорость, направленную вниз. Это приводит к УМЕНЬШЕНИЮ угла атаки у концов. По мере удаления от торцов крыла к ДП угол атаки приближается к тому, который был бы у крыла бесконечного размаха. Сдвиг струей зоны образования вихря приводит к кажущемуся увеличению удлинения. А это, в свою очередь, к росту подъемной силы. Но только на самом жестком крыле.Струя не несет.

[утлюк]

Сдвиг струей зоны образования вихря приводит к кажущемуся увеличению удлинения. А это, в свою очередь, к росту подъемной силы. Но только на самом жестком крыле.Струя не несет.

Спасибо за лаконичное объяснение "петровского"  ...увеличения эффективного размаха крыла....

[lop]

Рост поперечной силы. В реальной жидкости с ростом толщины (кривизны) растет и сила сопротивления. Кроме того появляются отрывы. Поэтому эффект не так заметен и имеет экстремумы. Но он существует. Качество при этом вначале очень слабо (при 9-12%), а потом все заметней падает.

Вообще-то толщина и кривизна профиля это две разные и независимые характеристики. И кривизна действительно сильно влияет на рост поперечной силы. Например, у тонкого профиля кривизна может быть больше, чем у толстого, и поперечная сила у него тоже будет больше. А толщина профиля не столько увеличивает поперечную силу при фиксированном угле атаки и кривизне (при равных - скорее снижает), сколько увеличивает критический угол атаки, и за счёт него - максимум поперечной силы. И если уж заботиться об "эффективности" в этом понимании, то искать надо среди профилей со сверхбольшим коэффициентом подъёмной силы, а они, в теории, довольно тонкие, такие например:

Если профиль симметричный, тогда кривизна его равна нулю, и тогда действительно у нас не остаётся ресурсов для увеличения поперечной силы, кроме выбора оптимальной формы профиля и увеличения его толщины. Однако для несимметричных профилей увеличение толщины, не диктуемое проблемами обеспечения жёсткости/прочности несущей поверхности, представляется сомнительным.

[lop]

Все так, но с точностью до наоборот. 
Концевой вихрь создает индуктивную скорость, направленную вниз. Это приводит к УМЕНЬШЕНИЮ угла атаки у концов. По мере удаления от торцов крыла к ДП угол атаки приближается к тому, который был бы у крыла бесконечного размаха. Сдвиг струей зоны образования вихря приводит к кажущемуся увеличению удлинения. А это, в свою очередь, к росту подъемной силы. Но только на самом жестком крыле.Струя не несет.

По моему, вы уже наступали на эти грабли.

[lop]

Вот это уже теплее. 

Как раз представляет интерес "условная граница" между потоками - обтекающим дужку и потоком под дужкой. Понятно, что этот интерес проистекает из схемы обдува конусообразного паруса "клешня". 

В этой схеме, попавший "под дужку" воздух, движется "несколько в другую сторону" (к свободной шкаторине) чем обтекающий профиль поток (от рейка к рейку), и угол между этими потоками составляет порядка 40^о-60^о. А по направлению нормальной к передней кромке скорости обтекания  - до 90^о. "Неправильно движущийся поток" имеет размерные характеристики, в том числе и некоторую толщину (понятно, что переменную).

Становится интересно, как эти потоки взаимодействуют вдоль "границы" и можно ли её рассматривать в качестве "виртуальной нижней поверхности", расположенной между носком и задней кромкой дужки.  Соответственно и обтекаемую поверхность представлять не в форме дужки, но в форме некоторого "телесного профиля".

Меня восхищает ваша способность обращаться с потоком, как с колодой карт: вот был один поток, а вот раз - и их стало два, и двигаться они стали вдруг в разные стороны. Или со скоростями в потоке: в этом месте потечёт сюда, а вот в этом - туда. Всё это здорово, но иногда выглядит какбэ не очень физично. Частицы потока редко движутся туда, куда мы хотим, если мы не волшебники. Обычно они движутся в соответствии с законами гидродинамики. А когда у вас из одного потока получается два, и они начинают двигаться в разные стороны, то возникает сомнение, что законами гидродинамики такое позволяется. Тут, как говорит уважаемый БАР, "надо считать". Растасовка карт в различных комбинациях, хотя это занятие может быть и занимательным, вряд ли приближает нас к истине. Так, время убить...

[БАР]

По моему, вы уже наступали на эти грабли.

Там я говорил то же самое. 

Чтобы понять, как меняется индуктивный скос по размаху и как он направлен достаточно посмотреть на крыло спереди, нарисовать вихри около боковых кромок и сосчитать величину и направление вызванных ими скоростей в нескольких сечениях крыла. Хотя бы в ДП и на расстоянии 1/3 и 2/3 от ДП. 

В реальности ось вихря не совпадает с боковой кромкой, а идет параллельно ей (почти) на малом расстоянии.

[lop]

Вы правы. Чот я ступил.

[lop]

 

Вернёмся к нашей теории полёта на воде. Схема предмета нашего разговора, турбопарус Кусто.

Собственно Алкиона Кусто с турбопарусами: ...

А вот было обсуждение.

[утлюк]

Меня восхищает ваша способность обращаться с потоком, как с колодой карт: вот был один поток, а вот раз - и их стало два, и двигаться они стали вдруг в разные стороны. 

Бывает, однако.

Колдунчик (ниточка на палочке), если им проверять направление тока под дужкой, показывает движение потока в "раструбе" клешни (под дужкой) по биссектрисе галсового угла, но стоит ниточку немного вывести из раструба, и она естественным образом ориентируется по ветру  потоку - от рейка к рейку. Так что действительно, раз - и стало два..... Сам удивился, когда впервые узрел.

Фото и видео сего безобразия неоднократно демонстрировались.

 

Ну что же, поскольку уважаемое сообщество пока не смогло прояснить, что происходит под дужкой клешни, пусть сей вопрос остаётся открытым. Собственно, речь шла о возможной "виртуальной телесности" клешни, но на нет и суда нет. Да и, похоже, не нужна она, в свете последних разъяснений.

Главное, что у клешни красивый, даже в чем-то похожий на этот, профиль:

Как и положено, горб впереди и почти плоская поверхность к задней кромке. Но с трубой рейка по оной. 

[lop]

Бывает, однако.

Колдунчик (ниточка на палочке), если им проверять направление тока под дужкой, показывает движение потока в "раструбе" клешни (под дужкой) по биссектрисе галсового угла, но стоит ниточку немного вывести из раструба, и она естественным образом ориентируется по ветру  потоку - от рейка к рейку. Так что действительно, раз - и стало два..... Сам удивился, когда впервые узрел.

Фото и видео сего безобразия неоднократно демонстрировались.

...

Дык в том и дело, что и там поток - "по биссектрисе", и там поток, "если немного вывести", и с другой стороны паруса - тоже поток. Ниточка ориентируется и в том, и в другом случае по потоку, только это не разные потоки, а один и тот же поток, тот же, что и "ветер", просто он сложный, не похож он на разнонаправленные слои стеклоткани в обшивке, как, мне кажется, вы пытаетесь его представить. В аэродинамике есть приёмы, позволяющие (иногда) представить сложный поток в виде суммы нескольких более простых, размещая на твёрдой границе, точнее, заменяя эту твёрдую границу (и тело, которое она окружает) так называемыми "особенностями": источниками/стоками, диполями, вихрями. Течение от каждой из особенностей простое и легко считается, если известна её интенсивность. Но при этом приходится учитывать влияние "всех на всё", чтобы соблюдались законы сохранения массы, импульса и энергии, а не то что размещать их как глаз-алмаз и рука-владыка пожелают.

Если у вас с наветренной стороны "поток" движется по биссектрисе, а с подветренной - по горизонтали, то на выходе в сумме вы получите вихревой шнур. То есть, перед клешнёй у вас суммарная завихренность была нулевая, а за клешнёй стала ненулевой, а это противоречит законам гидродинамики. Значит в вашей модели обтекания что-то важное не учтено. Поэтому надо считать, если хотите понять, что там на самом деле происходит во всех подробностях.

[утлюк]

....Если у вас с наветренной стороны "поток" движется по биссектрисе, а с подветренной - по горизонтали,....

....Поэтому надо считать, если хотите понять, что там на самом деле происходит во всех подробностях.

 

С наветренной стороны часть потока движется по биссектрисе в пределах объемной фигуры, ограниченной плоскостью проходящей через рейки и  дужкой паруса .  Т.е., часть потока, попавшая в "ловушку" конуса, изменяет направление движения на 70^о-90^о (если точно, в зависимости от угла наклона биссектрисы).

Та же часть потока (с наветренной стороны), которая не попадает в ловушку "кулёк-конус", т.е. "не натыкается" на нижнюю поверхность дужки, проносится мимо по "генеральному" направлению - направлению ветра. Вот здесь собака и порылась.

ПС: иллюстрация вышеотмеченного. К потоку парус стоит под углом атаки, вследствие чего, часть внутренней поверхности дужки (открытая вследствие наличия угла атаки) "принимает" поток на себя. Вот эта часть потока изменяет начальное направление и направляется в конус (желтенький вектор). Но всё, что не попало на внутреннюю поверхность дужки, проносится мимо (оранжевый пунктирный вектор).

 

С подветренной же стороны проще, хотя тоже есть нюансы, небольшие.

Считать эти штуки умеют специально подготовленные люди. Я к ним не отношусь.

Мне только полную картину обтекания составить, чтобы осознанно "руководить" процессом.

Сообщение отредактировал утлюк: 28 декабря 2017 - 19:26

[Мик72]

А вот было обсуждение.

Именно обсуждения я и не нашёл, лишь упоминание, что мол да, есть такая штука турбопарус... Собственно и всё... А о том что кто-то где-то такое применял "из наших" не нашёл...