Перейти к содержимому

Фотография
- - - - -

Выход на глиссирование


Сообщений в теме: 350

#151 Wt_Terpi

Wt_Terpi

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 1 214 сообщений
  • Из:С. Петербург

Отправлено 29 мая 2019 - 12:19

Потому что в ручном режиме для каждого конкретного корпуса подбирают разные варианты сеток. На грубых сетках смотрят, насколько результаты соответствуют физике, потом корректируют сетку для уменьшения времени и повышения точности. Решают, структурированная она будет или нет. И так далее. Это все не алгоритмизируется. Это - искусство. Я уж не говорю, что нормальная задача требует нескольких миллионов ячеек. Т.е. обычный ноутбук ее не потянет. Ни по памяти, ни по быстродействию. Нужна многокластерная система. А если считать быстро, но очень грубо, то разница с физическим экспериментом будет в два, а то и в десяток раз. Даже на 7 миллионах ошибка в 200% не редкость.

Сейчас на многих пакетах сетка подбирается и генерируется автоматически.

К примеру Numeca. И в качестве наиболее близкого прототипа того, что нужно в данном случае, видимо можно посмотреть CFD к Орке.

Тут, поскольку задача более конкретизирована, видимо и со вводом слегка попроще, да и модель самой поверхности парохода построена прямо здесь.

Однако, основная проблема на мой взгляд действительно остается - как быть уверенным, что в результате мы не посчитали температуру на поверхности Марса - считать сопротивление традиционными методами? 

Реально, для надежной верификации программы (и отладки) требуются тестовые примеры у которых результат сходится с абсолютной точностью копейка в копейку, а не где-то около того.


  • 0

#152 mm7

mm7

    Рулевой 1-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPipPip
  • 473 сообщений
  • Из:Вудбридж
  • Судно: виндфойл доска

Отправлено 29 мая 2019 - 17:50

Сейчас на многих пакетах сетка подбирается и генерируется автоматически.

К примеру Numeca. И в качестве наиболее близкого прототипа того, что нужно в данном случае, видимо можно посмотреть CFD к Орке.

Тут, поскольку задача более конкретизирована, видимо и со вводом слегка попроще, да и модель самой поверхности парохода построена прямо здесь.

Однако, основная проблема на мой взгляд действительно остается - как быть уверенным, что в результате мы не посчитали температуру на поверхности Марса - считать сопротивление традиционными методами? 

Реально, для надежной верификации программы (и отладки) требуются тестовые примеры у которых результат сходится с абсолютной точностью копейка в копейку, а не где-то около того.

 

Если основная физика работает правильно - масса-давление-скорость-энергия, учитывается турбуленция, гравитация и даже, в некоторых случаях, температура и фазовые переходы - то почему должна получаться Т Марса?
 


  • 0

#153 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 695 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 29 мая 2019 - 18:48

Если основная физика работает правильно - масса-давление-скорость-энергия, учитывается турбуленция, гравитация и даже, в некоторых случаях, температура и фазовые переходы - то почему должна получаться Т Марса?
 

Вы ведь считали профиля/крылья по xflr5? Там задача много проще, так как нет свободной поверхности. И тем не менее, несмотря на "правильную работу основной физики", решение иногда не сходится. Обычное дело при решении дифференциальных уравнений. То есть, тут даже математика не всегда "правильно работает", чего уж там про физику говорить? Вот облака по небу - правильно плывут, как вы думаете? А волны на воде правильно волнуются? Или как-то физике вопреки?

Я конечно тоже примеривался к этой задачке в своё время. Скачал мануал по ансису, состоящий в основном из тестовых примеров. Представляете, больше 10 гигов описания тестовых примеров. Посмотрел некоторые. И описание OpenFoam посмотрел, примеры к ней, их тогда с десяток было, не гигов - примеров. Понял, что тратить месяцы жизни на всю эту требуху мне не хочется, тем более, что результат в любом случае будет довольно сомнительным, а моё мнение о принципиальном преимуществе умеренно широких досок над очень широкими при фиксированной площади паруса Савицкий, да и появившийся к тому времени дополнительный практический опыт с широкими досками, поколебали. Так что интерес к решению этой задачи - сравнении сопротивлений при равной скорости прямоугольной и эллиптической в плане досок - сильно ослаб.

 

Вы, как человек энергичный, можете попробовать её порешать. Только не пытайтесь уповать на мощь вычислительной техники и на то, что "основная физика работает правильно" сама по себе. Это будет похоже на действия человека, пытающегося попасть внутрь помещения не через дверь, возможно запертую на замок, а исключительно посредство пробивания этой двери головой: "мне бы только каску покрепче найти". Тут надо почитать про методы решения ДУЧП, типы этих уравнений, ну и про основные законы сохранения в гидромеханике - при решении необходимо обеспечивать их выполнение самому решателю, а не ждать, что они сами "выполнятся".


  • 1

#154 Wt_Terpi

Wt_Terpi

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 1 214 сообщений
  • Из:С. Петербург

Отправлено 29 мая 2019 - 19:50

Если основная физика работает правильно - масса-давление-скорость-энергия, учитывается турбуленция, гравитация и даже, в некоторых случаях, температура и фазовые переходы - то почему должна получаться Т Марса?
 

Вопрос заключается в том как в этом убедиться.

Зачастую встречаю ошибки и в гораздо более простых расчетах. Вот, кстати только недавно, как раз в расчетах температуры и фазовых переходов.  :)

Как говорится: "человеку свойственно совершать ошибки, программирование - лучший способ подтвердить свою человечность."


  • 0

#155 mm7

mm7

    Рулевой 1-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPipPip
  • 473 сообщений
  • Из:Вудбридж
  • Судно: виндфойл доска

Отправлено 29 мая 2019 - 19:51

Да, считал (и считаю) профиля/крылья на xflr5. То, что нет свободной поверхности, упрощает. Но там другая проблема. Там физика явления не до конца ясна. Не на 100%. Есть разные трактования явления подьемной силы, гипотезы, теории... Ни одна не обьясняет все на 100% верно.
Поэтому и методики не на 100% верные и не универсальные. Да, позволяют считать с достаточным для практики приближением в заданных рамках условий. Но часто схождения все равно не происходит.

Универсальность ЦФД именно в ее принципиальной простоте. А сила в универсальности. Теоретически ЦФД должно считать одинаково для любого корпуса (без ограничений на отношение длинны к ширине и призматическому К и тп). Если смоделировать поведение каждой молекулы, то получится что надо учитывать не так уж и много свойств для каждой из них. Просто вычисления будут огромны. Тут и приходят ко всем этим разбиениям на сетки, меши, решетки Больцмана... а раз уже обсчитывается не одна молекула а целых параллелепипед их, то поведение такого кластера становится сложнее...

Т.е. проблема не в физике, а больше в математике? Это из-за нее получается Т Марса?


Сообщение отредактировал mm7: 29 мая 2019 - 19:51

  • 0

#156 mm7

mm7

    Рулевой 1-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPipPip
  • 473 сообщений
  • Из:Вудбридж
  • Судно: виндфойл доска

Отправлено 29 мая 2019 - 19:55

>Вопрос заключается в том как в этом убедиться.
Только реальные замеры на настоящем судне. :(
 


  • 0

#157 БАР

БАР

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 25 667 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: СТ-31э
  • Название: Авось

Отправлено 29 мая 2019 - 22:53

Универсальность ЦФД именно в ее принципиальной простоте. А сила в универсальности.

Если смоделировать поведение каждой молекулы, то получится что надо учитывать не так уж и много свойств для каждой из них. Просто вычисления будут огромны. 
Т.е. проблема не в физике, а больше в математике? Это из-за нее получается Т Марса?

Это - поверхностный подход. Во первых для уравнений Н-С, которые описывают движение объекта в вязкой среде, до сих пор не доказано существование и единственность решения. Т.е. мы решаем задачу у которой решения может и не быть. Или может быть несколько решений.

Во-вторых мы решаем не сами дифференциальные уравнения, а их дискретную модель - систему алгебраических уравнений. И в зависимости от метода дискретизации: контрольным объемом, конечными элементами, разложением в ряды Тейлора, вариационными методами и т.д., и заложенных в них предположений мы получаем разные САУ. Да к тому же, в большинстве случаев, нелинейные. Какими методами мы будем их решать (а методов много), тоже определяет конечный результат. 

Поэтому говорить о простоте или универсальности - наивно.  :)

При разговоре о гидромеханике забудьте про молекулы. Это не молекулярная физика. Здесь другой уровень.

Проблема в том, что с помощью математики мы, на сегодняшний день, можем очень условно (приближенно) описать физические явления, которые нас интересуют.

И из-за этого получаем температуру Марса и день рождения бабушки.  :D

>Вопрос заключается в том как в этом убедиться.
Только реальные замеры на настоящем судне. :(

Если у нас есть настоящее судно, зачем нам сдался численный эксперимент?  :D  Он нужен на ранних стадиях проектирования, когда еще ничего нет.

Кстати, на настоящем судне в натурных условиях надежно замерить большинство интересующих нас параметров невозможно. Это тоже один из распространенных мифов.

 

По поводу Вашего вопроса о тесте OpenFoam порекомендовали среди примеров найти DTCHull (Duisburg Test Case) и использовать его для Ваших целей.

Только корпус заменить.

Кроме того, для использования геометрии в OF достаточно, если Фришип сможет генерировать объект в формате STL (твердотельный объект). В OF есть генераторы сеток, использующие такой формат. 


  • 3

#158 mm7

mm7

    Рулевой 1-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPipPip
  • 473 сообщений
  • Из:Вудбридж
  • Судно: виндфойл доска

Отправлено 29 мая 2019 - 23:55

Да, Фришип может генерировать объект в формате STL. Половину, или целый.

 

Спасибо за DTCHull. Поищу.
Был еще WigleyHull - байдарка. Он не пойдет?
 


  • 0

#159 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 695 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 30 мая 2019 - 00:06

Да, считал (и считаю) профиля/крылья на xflr5. То, что нет свободной поверхности, упрощает. Но там другая проблема. Там физика явления не до конца ясна. Не на 100%.

А в воде и на её границе с воздухом физика явления ясна до конца? Там и 50% не наберётся.
 

Есть разные трактования явления подьемной силы, гипотезы, теории... Ни одна не обьясняет все на 100% верно.
Поэтому и методики не на 100% верные и не универсальные. Да, позволяют считать с достаточным для практики приближением в заданных рамках условий. Но часто схождения все равно не происходит.


Да не в этом даже дело, не в несовершенстве теоретической модели явления. А в том, что поведение даже этой, несовершенной модели иногда не поддаётся прогнозированию, тем более, если для расчёта вы пытаетесь использовать "универсальный инструмент".
Вот простой пример. Допустим, вы захотели произвести расчёт движения математического маятника - колебания шарика, подвешенного на ниточке. Движение шарика описывается дифференциальным уравнением, строго говоря, нелинейным (слегка). Если вы любитель математики, то заметите, что нелинейность у него очень слабая и легко получите решение, заменив это нелинейное ДУ линейным, причём результат, при малых амплитудах колебаний, будет очень близок к точному решению. Если же вы математику изучать не хотите, то вы используете "универсальный инструмент" решения ДУ методом Эйлера, то есть будете делить траекторию на кусочки и определять параметры движения на границах между кусочками, полагая, что внутри каждого кусочка эти параметры (скорость и ускорение) остаются неизменными. Идея этого "универсального" метода в том, что если уменьшать длину кусочков, то точность решения сама собой будет увеличиваться, а разница между двумя последовательными решениями, с одинарной и с половинной длиной кусочков, будет всё время уменьшаться, стремясь к нулю. Выглядит вроде бы логично, но на самом деле эта идея не правильная: уменьшение длины кусочков вовсе не гарантирует того, что решение будет приближаться к точному, и даже не гарантирует того, что разница между последовательными решениями с единичной и половинной длинами отрезков будет всё время уменьшаться. Получается, что вы уменьшаете шаг "сетки", а решение прыгает то в одну то в другую сторону от точного и расхождение даже может увеличиваться с уменьшением шага. В таких случаях и говорят, что решение "не сходится". И матмодель тут не при чём, всё дело в том, что выбран неверный метод решения ДУ.
Это простейший случай одной координаты и двух её производных по времени. Если же координаты три, то ситуация существенно усугубляется. Машина может неделями молотить гигантские массивы данных, и после томительного ожидания вы получаете... пшик - решение не сходится. И вы не понимаете почему. А просто потому, например, что соотношение сторон у сетки и шаг по времени были выбраны неверно.
 

Универсальность ЦФД именно в ее принципиальной простоте.


Дада. "Простота хуже воровства" - слышали такое?

А сила в универсальности. Теоретически ЦФД должно считать одинаково для любого корпуса (без ограничений на отношение длинны к ширине и призматическому К и тп). Если смоделировать поведение каждой молекулы, то получится что надо учитывать не так уж и много свойств для каждой из них. Просто вычисления будут огромны. Тут и приходят ко всем этим разбиениям на сетки, меши, решетки Больцмана... а раз уже обсчитывается не одна молекула а целых параллелепипед их, то поведение такого кластера становится сложнее...

Т.е. проблема не в физике, а больше в математике? Это из-за нее получается Т Марса?

Если говоря о гидромеханике упоминаются молекулы, то дело определённо в физике. Точнее, в дефиците знаний о ней. Без понимания гидромеханики, её законов сохранения, невозможно правильно сформулировать задачу, которую вы собираетесь решать. А без правильной формулировки задачи вы не сможете выбрать правильный алгоритм её решения. А вот при выборе алгоритма потребуется хорошее знание той области математики, о которой я говорил. Уповать на универсальные инструменты здесь не стоит.

Спомнилось. Лет 10-15 назад на старом досочном форуме пара ребят рассказывали, как они обсчитали обтекание доски в универсальном Маткаде. И получили обнадёживающие (их) результаты расчётов своей новой доски. Вроде даже сделали две. Вот насчёт продали ли кому-нибудь, не сообщалось. Не, нуачо? Посчитали, на универсальном инструменте, получили положительный результат, реализовали его в изделие. Красавчеги. Думаю, что желающие процедуру могут повторить, используя вместо маткада опенфоум :)


  • 1

#160 mm7

mm7

    Рулевой 1-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPipPip
  • 473 сообщений
  • Из:Вудбридж
  • Судно: виндфойл доска

Отправлено 30 мая 2019 - 01:55

ну да. я, возможно, излишне оптимистичен по поводу ЦФД. Но, мне кажется, что это путь в правильном направлении.

ЦФД тоже не работают на уровне молекул. Частицы "среднего" размера, насколько возможно считать их однородными.

Гидромеханика оперирует на более крупном масштабе. И вода в ней жидкая и сплошная. И есть понятия вязкости, температуры, сжимаемости и тп и тп их много, чтобы описать воду и то, как она движется. И законы поэтому сложные. А бывает и законов-то нет - эмпирические таблицы.
Это все понятия из макромира. А если глянуть в микроскоп, то видно, что вода состоит из молекул. И это не мат абстракция. Это реальность.
И получается, что как раз вязкость, температура, плотность, турбуленция, фазовые переходы и тп - это они - абстракции, они результат взаимодействий тех самых молекул.

У молекул меньше свойств и законы взаимодействия молекул проще, и предсказуемее (если не лезть на квантовый уровень).
Т.е. получается, что одну и ту же задачу из макромира - такую как найти сопротивления корпуса А на скорости В - можно решить используя сложные законы макромира, основанные на абстракциях, обощениях, приближениях и эмпирике, а можно просуммировать более простые реальные взаимодействия всех молекул воды с корпусом. И какой метод будет точнее? ;)
Одна проблема - молекул много. :)
Н-С и ЛБМ это что-то среднее между макро и микро методами. Н-С ближе к макро, ЛБМ ближе к микро по своей идее.


  • 0

#161 БАР

БАР

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 25 667 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: СТ-31э
  • Название: Авось

Отправлено 30 мая 2019 - 12:15

:offTopic:

1. ну да. я, возможно, излишне оптимистичен по поводу ЦФД. Но, мне кажется, что это путь в правильном направлении.
2. И получается, что как раз вязкость, температура, плотность, турбуленция, фазовые переходы и тп - это они - абстракции, они результат взаимодействий тех самых молекул.

3. У молекул меньше свойств и законы взаимодействия молекул проще, и предсказуемее (если не лезть на квантовый уровень).
4. Т.е. получается, что одну и ту же задачу из макромира - такую как найти сопротивления корпуса А на скорости В - можно решить используя сложные законы макромира, основанные на абстракциях, обощениях, приближениях и эмпирике, а можно просуммировать более простые реальные взаимодействия всех молекул воды с корпусом. И какой метод будет точнее? ;)

1. Да, когда развитие компьютерной техники позволит решать задачи методом DNS за разумное время. По очень оптимистичным прогнозам - лет через 20-30.

2. Это не абстракции, а реальные физические величины, данные нам в ощущения и измерения.  :)

3. Это - оптический обман.  :D

4. Приведите пример хотя бы простейшей задачи - обтекания сферы, решенной на молекулярном уровне. Очень интересно посмотреть.  :w00

Здесь не о точности надо думать, а о возможности вообще.  :rolleyes:

:offTopic:


  • 1

#162 Toni Basilio

Toni Basilio

    Яхтенный капитан

  • Капитан
  • 2 159 сообщений
  • Из:Санкт-Петербург
  • Судно: СТ-25
  • Название: Модерна

Отправлено 30 мая 2019 - 12:43

Т.е. получается, что одну и ту же задачу из макромира - такую как найти сопротивления корпуса А на скорости В - можно решить используя сложные законы макромира, основанные на абстракциях, обощениях, приближениях и эмпирике, а можно просуммировать более простые реальные взаимодействия всех молекул воды с корпусом. И какой метод будет точнее? ;)

 

:offTopic:

4. Приведите пример хотя бы простейшей задачи - обтекания сферы, решенной на молекулярном уровне. Очень интересно посмотреть.  :w00

Здесь не о точности надо думать, а о возможности вообще.  :rolleyes:

:offTopic:

Не то, чтобы молекулярный уровень. Есть метод сглаженных частиц. На счёт точности решения ничего не могу сказать, но картинка получается красивой. На сколько я понимаю, жидкость в рекламе, кино, играх делается именно с помощью этого метода.


  • 0

#163 Wt_Terpi

Wt_Terpi

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 1 214 сообщений
  • Из:С. Петербург

Отправлено 30 мая 2019 - 13:26

Вот простой пример. Допустим, вы захотели произвести расчёт движения математического маятника - колебания шарика, подвешенного на ниточке. ...

Забавный пример. :)

 

Спомнилось. Лет 10-15 назад на старом досочном форуме пара ребят рассказывали, как они обсчитали обтекание доски в универсальном Маткаде. И получили обнадёживающие (их) результаты расчётов своей новой доски. Вроде даже сделали две. Вот насчёт продали ли кому-нибудь, не сообщалось. Не, нуачо? Посчитали, на универсальном инструменте, получили положительный результат, реализовали его в изделие. Красавчеги.

Ну, надеюсь Mathcad не виноват, бывает народ вполне правильно считает и в Excel или даже на бумажке логарифмической линейкой. :)

 

ну да. я, возможно, излишне оптимистичен по поводу ЦФД. Но, мне кажется, что это путь в правильном направлении.

Да, видимо, правильный. Собственно, альтернатив не много.

 

У молекул меньше свойств и законы взаимодействия молекул проще, и предсказуемее (если не лезть на квантовый уровень).

Т.е. получается, что одну и ту же задачу из макромира - такую как найти сопротивления корпуса А на скорости В - можно решить используя сложные законы макромира, основанные на абстракциях, обощениях, приближениях и эмпирике, а можно просуммировать более простые реальные взаимодействия всех молекул воды с корпусом. И какой метод будет точнее? ;)
Одна проблема - молекул много. :)

Надо еще не забыть учитывать взаимодействие молекул воды друг с другом на достаточном поле около (вплоть до полного затухания) и одно дело в пограничном слое, а другое за ним. :)

Короче, брутальность, тупая вычислительная мощь, вот наше всё. :)

С другой стороны МКЭ тоже еще сравнительно недавно считался голой теорией.

 

Гидромеханика оперирует на более крупном масштабе. И вода в ней жидкая и сплошная. И есть понятия вязкости, температуры, сжимаемости и тп и тп их много, чтобы описать воду и то, как она движется. И законы поэтому сложные. А бывает и законов-то нет - эмпирические таблицы.
Это все понятия из макромира. А если глянуть в микроскоп, то видно, что вода состоит из молекул. И это не мат абстракция. Это реальность.
И получается, что как раз вязкость, температура, плотность, турбуленция, фазовые переходы и тп - это они - абстракции, они результат взаимодействий тех самых молекул.

У молекул меньше свойств и законы взаимодействия молекул проще, и предсказуемее (если не лезть на квантовый уровень).
Т.е. получается, что одну и ту же задачу из макромира - такую как найти сопротивления корпуса А на скорости В - можно решить используя сложные законы макромира, основанные на абстракциях, обощениях, приближениях и эмпирике, а можно просуммировать более простые реальные взаимодействия всех молекул воды с корпусом. И какой метод будет точнее? ;)
Одна проблема - молекул много. :)

Нет проблем, возьмем для начала скромную задачку - поверхностное натяжение (или можно вязкость посчитать).

По сравнению с обтеканием поверхности совсем ни о чем.

Нам вроде много не надо - думаю можно для начала считать например для 100г воды с воздухом (паром) над ней - вполне обозримое кол моллекул (где-то 3*10^21 воды). Есть один параметр - температура.

Результат изучен, запротоколирован, международно согласован и одобрен для использования. Расчетный алгоритм, дающий проверенный и гарантированный результат для всего диапазона имеется - провериться не проблема.

Вот и проверим можем ли мы опуститься в расчетах до микромира и что из этого выйдет. 

Жаль, но об этом пока остается лишь мечтать :), даже для такой простенькой задачки.


  • 0

#164 mm7

mm7

    Рулевой 1-го класса

  • Основной экипаж
  • PipPipPipPipPipPip
  • 473 сообщений
  • Из:Вудбридж
  • Судно: виндфойл доска

Отправлено 30 мая 2019 - 16:41

Вы же понимаете, что про молекулярный уровень я утрировал. Дошел до крайности. Наверное для каждой задачи хватит частицы подходящего размера, но гораздо большей чем молекула :)

Для парохода, например, 10см х 10см. Для сёрфдоски 5мм х 5мм.


  • 0

#165 БАР

БАР

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 25 667 сообщений
  • Из:СПб
  • Судно: СТ-31э
  • Название: Авось

Отправлено 30 мая 2019 - 17:30

Вы же понимаете, что про молекулярный уровень я утрировал. Дошел до крайности. Наверное для каждой задачи хватит частицы подходящего размера, но гораздо большей чем молекула :)

Для парохода, например, 10см х 10см. Для сёрфдоски 5мм х 5мм.

Этот параметр в CFD называется у+:)


  • 0

#166 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 695 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 27 сентября 2019 - 17:27

Дополню-ка я тему информацией, которую в своё время найти не удалось. Вдруг пригодится кому.
В статье "Материалы для проектирования обводов и выступающих частей быстроходных катеров" А.С.Перельмутра (Труды ЦАГИ №554) есть информация о влиянии формы в плане:

 

Пластины различной формы в плане
Изменение формы в плане может привести к значительному изменению коэф(ф)ициента
момента и при некоторых отношениях Втр/В — к уменьшению сопротивления. Наиболее
выгодные результаты по сопротивлению дает пластина с Втр/В = 0 (фиг.22).

 

и картинка:

Влияние формы в плане.png

 

Здесь ε - отношение полного сопротивления к весу (водоизмещению) судна, φ - угол дифферента, сВ - коэффициент динамической нагрузки (отношение веса к скоростному напору, помноженному на квадрат максимальной ширины).

Данные приведены для одной скорости, FrB=3,5, но можно ожидать, что в некотором диапазоне скоростей соотношения будут похожи.

Итого, имеем максимальную разницу в сопротивлениях судна с прямоугольным у транца днищем и "вельботным" (оба плоскодонные) более 10% в пользу "шилохвостого". Нехило так, особенно, если моторчик на грани "выведет-не выведет".


  • 0

#167 Danev

Danev

    Оффлайн

  • Инженер
  • 17 518 сообщений
  • Из:С.-Петербург
  • Судно: Полуглиссер
  • Название: Мальстрём

Отправлено 27 сентября 2019 - 17:40

Дополню-ка я тему информацией, которую в своё время найти не удалось. Вдруг пригодится кому.
В статье "Материалы для проектирования обводов и выступающих частей быстроходных катеров" А.С.Перельмутра (Труды ЦАГИ №554) есть информация о влиянии формы в плане:

..

Итого, имеем максимальную разницу в сопротивлениях судна с прямоугольным у транца днищем и "вельботным" (оба плоскодонные) более 10% в пользу "шилохвостого". Нехило так, особенно, если моторчик на грани "выведет-не выведет".

Ну если речь про "выведет-не выведет", то здесь скорее про высоту "горба", а она с сужением кормы напрямую не связана.

А сужение да -- выкидывая из смоченной поверхности участки, на которых давления развиваются самые малые - снижаем затраты на трение.


  • 0

#168 jeeet

jeeet

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 2 971 сообщений
  • Из:Mars

Отправлено 27 сентября 2019 - 18:14

В статье "Материалы для проектирования обводов и выступающих частей быстроходных катеров" А.С.Перельмутра (Труды ЦАГИ №554) есть информация о влиянии формы в плане

Мне это напоминает старые данные о влиянии килеватости -- сколько десятков лет это мешало использовать глубококилеватые обводы в разработках, кто вспомнит? Тоже из ЦАГИ "ноги растут", если я правильно понимаю.

 

Данные приведены для одной скорости, FrB=3,5, но можно ожидать, что в некотором диапазоне скоростей соотношения будут похожи.

Итого, имеем максимальную разницу в сопротивлениях судна с прямоугольным у транца днищем и "вельботным" (оба плоскодонные) более 10% в пользу "шилохвостого". Нехило так, особенно, если моторчик на грани "выведет-не выведет".

А если практика (и теория, в общем-то) даёт... обратное? 

 

Желающие могут поставить эксперимент собственноручно.

 

На самом деле, после FrL>0,45 заужение транца (по отношению к миделю) увеличивает сопротивление. Снижаться сопротивление при заужении транца начнёт уже на очень высоких скоростях, т.е. там, где нужно увеличивать принудительно угол атаки и уменьшать ширину глиссирования (или когда уменьшения ширины глиссирования за счёт килеватости уже недостаточно или невозможно).

 

Снизить сопротивление при выходе на глиссирование можно за счёт продольной профилировки и, что, в принципе, то же самое, за счёт закрылков многих разновидностей (транцевые плиты, "интерсепторы"-которые-планки-Герни и т.п.). Т.е. необходимо повысить суммарное давление на днище, исключив резкий пик около передней кромки смоченной поверхности, сгладить распределение давлений по длине (ну и ширине -- отгибы скул и прочие шайбы), в общем -- по площади смоченной поверхности.

 

 


  • 0

#169 Алексеев В.М.

Алексеев В.М.

    Za RUDDI u SKR

  • Инженер
  • 16 363 сообщений
  • Из:Ленинград
  • Судно: яхта
  • Название: Касси

Отправлено 27 сентября 2019 - 19:32

:)


  • 1

#170 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 695 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 27 сентября 2019 - 23:36

Мне это напоминает старые данные о влиянии килеватости -- сколько десятков лет это мешало использовать глубококилеватые обводы в разработках, кто вспомнит? Тоже из ЦАГИ "ноги растут", если я правильно понимаю.

Килеватость в рамках этой темы меня мало волнует, но неужели эти "старые данные" были опровергнуты какими-то "новыми", существенно иными экспериментальными данными, распахнувшими, наконец, простор для разработок? Ноги из ЦАГИ... ну, у нас наверное да, а откуда ещё? Интернета не было, иностранные журналы и отчёты наверняка если и были доступны, то только тому же ЦАГИ. В самой статье ни одной ссылки (1944 год), но сказано, что

Для составления этого раздела были использованы различные справочники и иностранная периодическая литература. Достоверность тех или иных данных устанавливалась путем их сопоставления по различным источникам..


 

А если практика (и теория, в общем-то) даёт... обратное? 
 
Желающие могут поставить эксперимент собственноручно.

Буду благодарен, если укажете, в каком именно месте теория даёт обратное. Искал, довольно долго, но видимо теория, объясняющая гидродинамические преимущества прямоугольной кормы над сужающейся сильно засекречена. Практика... даёт как раз вот этот экспериментальный результат. Ещё она даёт преимущества в гонках 20-х годов прошлого века глиссирующих катеров с острой кормой, по-моему вы сами об этом где-то на форуме писали. Даёт поражавшую современников лёгкость выхода на глиссирование и скорости одного из старейших классов - швертбота International canoe. Да и собственный опыт на парусных досках тоже говорит о преимуществах такой кормы, экспериментов проведено достаточно. Понятно, что для моторки решение не очень практичное: доступ к подвесному мотору плохой, нужно как-то решать проблемы с меняющейся центровкой, да и просто на стоянке остойчивость маловата. Но к гидромеханике это ведь отношения не имеет.

 

На самом деле, после FrL>0,45 заужение транца (по отношению к миделю) увеличивает сопротивление. Снижаться сопротивление при заужении транца начнёт уже на очень высоких скоростях, т.е. там, где нужно увеличивать принудительно угол атаки и уменьшать ширину глиссирования (или когда уменьшения ширины глиссирования за счёт килеватости уже недостаточно или невозможно).

Это "на самом деле" следует из каких-то теоретических выкладок, результатов экспериментов? Речь о плоскодонных корпусах и скоростях близких к границе между переходным режимом и глиссированием. С этими оговорками, вам встречались или может быть вы сами получали надёжные данные, подтверждающие преимущества "прямоугольника"?
Скорость, для которой приведены эти результаты, при ширине 0,7м составит около 9м/с, что примерно соответствует посчитанному пику сопротивления.
index.php?app=core&module=attach&section
И если мы, заменив прямоугольную в плане доску на доску с заострённой кормой получим при этом снижение сопротивления на 10%, то её сопротивление (и подъёмная сила) будет почти таким же, как у более широкой прямоугольной доски, которая уже глиссирует.

 

Снизить сопротивление при выходе на глиссирование можно за счёт продольной профилировки и, что, в принципе, то же самое, за счёт закрылков многих разновидностей (транцевые плиты, "интерсепторы"-которые-планки-Герни и т.п.). Т.е. необходимо повысить суммарное давление на днище, исключив резкий пик около передней кромки смоченной поверхности, сгладить распределение давлений по длине (ну и ширине -- отгибы скул и прочие шайбы), в общем -- по площади смоченной поверхности.

Это если мы не можем менять положение ЦТ. А если можем? Все эти меры, которые вы перечислили, повышают давление на днище за счёт торможения потока в картинке обращённого движения. То есть, заставляют двигаться большее количество жидкости вслед за лодкой в необращённом, придавая ей дополнительную кинетическую энергию. Откуда же тут снижение сопротивления? Если у нас тяги до дури, можно на это не обращать внимания ради заветной цели - перепрыгнуть горб и выйти на режим, когда этот избыток дурного давления вытолкнет лодку вверх, смоченная площадь снизится и всё будет в шоколаде.


  • 0

#171 jeeet

jeeet

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 2 971 сообщений
  • Из:Mars

Отправлено 28 сентября 2019 - 07:04

неужели эти "старые данные" были опровергнуты какими-то "новыми", существенно иными экспериментальными данными, распахнувшими, наконец, простор для разработок

Более того, все желающие это могут опробовать, и не в виде ссылок на эксперименты с неизвестной методологией, а буквально -- самостоятельно. Например, просто купив или взяв на прокат лодку с глубококилеватыми обводами.

 

Т.е. у большинства практикующих конструкторов подобных судов есть некоторое количество проектов, показывающих "новые" результаты. Могу привести в качестве примера корпус, который с Beta=21 градус по ГОСТ/ISO (это около 22,5 по днищевым ветвям шпангоутов) показывает скорости порядка FrD=4...4,3 при нагрузке на мощность в районе 30кг/л.с. без тонкой доводки и плясок с бубнами. И это скорее нормально, результат повторим и не является чем-то из ряда вон.

 

Буду благодарен, если укажете, в каком именно месте теория даёт обратное. Искал, довольно долго, но видимо теория, объясняющая гидродинамические преимущества прямоугольной кормы над сужающейся сильно засекречена.

;)

 

Тогда попробуйте начать с начала -- т.е. вначале "что такое глиссирование", теория крыла в общем виде и т.д., потому как ничего иного не дано. Секретов и тайн как бы нет.

 

Вот поверьте, никому и в голову не придёт выполнять крыло "задом наперёд", не так ли? А корпус глиссера -- запросто. Ничего не смущает?

 

Даёт поражавшую современников лёгкость выхода на глиссирование и скорости одного из старейших классов - швертбота International canoe.

Только вот сегодня НИКТО не пытается проектировать глиссирующие парусники по рецепту IC, все делают корпуса с 90...100% шириною транца относительно миделя. Я их понимаю.

 

Создаётся ощущение, что ещё одна-две итерации, и обводы парусников спортивно-гоночного назначения начнут повторять эволюцию скоростных моторных лодок:

 

-https://www.youtube....h?v=wJivEpepdlo

 

А IC стоит пересчитать, не факт, что там вообще можно говорить о глиссировании -- FrD и FrB.

 

Да и собственный опыт на парусных досках тоже говорит о преимуществах такой кормы

На досках преимущество одно -- упрощается процесс центровки, как я понимаю.

 

Это "на самом деле" следует из каких-то теоретических выкладок, результатов экспериментов? Речь о плоскодонных корпусах и скоростях близких к границе между переходным режимом и глиссированием. С этими оговорками, вам встречались или может быть вы сами получали надёжные данные, подтверждающие преимущества "прямоугольника"?

Ну, это как бы "общеизвестно"... т.е. и теория, и практика, и эксперимент -- всё есть.

 

Что бы не привлекать лишних данных, на этом форуме А.Назаров выкладывал свои данные -- во-вложении. Они целиком и полностью укладываются в "общеизвестные" рамки, предсказанные, в принципе, теорией. Всё остальное -- примерно так же выглядит, хоть в теории, хоть на практике.

 

И если мы, заменив прямоугольную в плане доску на доску с заострённой кормой получим при этом снижение сопротивления на 10%, то её сопротивление (и подъёмная сила) будет почти таким же, как у более широкой прямоугольной доски, которая уже глиссирует.

Не-е-ет ;)

 

Давайте проанализируем?

 

Подъёмная сила зависит, по-сути, от площади, угла атаки и продольного профиля -- в основном, ещё можно добавить удлинение и т.п.. Так? Да, так. Теперь смотрим, чем же будут отличаться прямоугольная и зауженная в корме пластины в интересующих нас условиях... ап-па-па! Углом атаки ;) Вот и разгадка.

 

Но! Рост угла атаки в диапазоне скоростей от волнового кризиса до развитого глиссирования -- это рост сопротивления. Для примера приведу иллюстрацию из статьи об подходе Э.Сертера, в принципе, можно заменить любой иной (желательно -- не из ЦАГИ  ;) ). Соотношение составляющих принципиально не изменится. Иными словами, желательно сохранять длину по действующей ватерлинии для снижения волнового сопротивления, и рост углов атаки приводит к росту сопротивления.

 

 

 

Все эти меры, которые вы перечислили, повышают давление на днище за счёт торможения потока в картинке обращённого движения.

А как ещё можно увеличить подъёмную силу на крыле с одной плоскостью, нагнетающей? Только если увеличить или площадь, или угол атаки, или -- и то, и другое. Но... все эти варианты дают или рост волнового сопротивления, или ухудшают что-то другое (рост перегрузок на волнении и т.п.), т.е. общий баланс будет ухудшаться. Остаётся один путь, им и идём.

 

Собственно, примерно тоже произошло с профилировкой крыльев "большой" авиации, хотя и со своей спецификой. Но принципы -- те же самые. Других не бывает.

Прикрепленные изображения

  • transom_effect_cat-hull.jpg
  • 175_10_04.gif

Сообщение отредактировал Danev: 28 сентября 2019 - 10:19

  • 0

#172 jeeet

jeeet

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 2 971 сообщений
  • Из:Mars

Отправлено 28 сентября 2019 - 07:38

Практика... даёт как раз вот этот экспериментальный результат. Ещё она даёт преимущества в гонках 20-х годов прошлого века глиссирующих катеров с острой кормой, по-моему вы сами об этом где-то на форуме писали.

Об этом отдельно.

 

Глиссирующие катера -- как только они стали именно глиссировать, ВСЕГДА были "правильными", с широким транцем. Иначе не получится :(

 

Самые первые патенты на глиссирующие обводы -- уже были на верном пути. Потом с пути сбивали... ЦАГИ тоже приложил для этого усилия... но речь о том, что если попытаться разогнать корпус с заострённой кормою, то НИЧЕГО хорошего не получается и приходится "лечить" такое недоразумение типовым образом, устанавливая в корме глиссирующие площадки. Эти наделки даже стали элементом стиля, и их имитировали уже при правильных пропорциях корпусов -- тоже пример вложу.

 

Некоторое заужение транца на глиссирующих корпусах было продиктовано необходимостью несколько увеличить углы атаки мало- и умеренно-килеватых обводов на высоких скоростях, FrD>4,5...5,5. После распространения глубококилеватых обводов вопрос решался собственно килеватостью и зауженные транцы исчезли -- углы атаки были близки к оптимальным. В последние пару десятков лет снова стали появляться образцы глиссеров с зауженной в корме скулой, но -- уже поперечно-реданированные, где зареданный участок служит в качестве стабилизатора, вторичной глиссирующей поверхности, и требуется снизить его паразитное сопротивление, т.е. уменьшить замывание, в первую очередь -- у скул. Похоже -- но совершенно иные причины и принципы. Нового, впрочем, тоже ничего в этом нет, решение известно по реданированным глиссерам первой половины XXв., но и там были иногда чисто декоративные решения, и "обтекатели транца" -- но выше скулы, собственно кормовой срез днища был вполне себе типовым, без заметного заужения. Примерно то же мы можем найти и сегодня -- на самых быстроходных катамаранах, скажем, на Mystic 5000, немного иначе, но... смысл не изменяется.

 

А решение ЦАГИ для глиссирующих корпусов в какой-то степени знаменито: это "закрученные" обводы с высокой S-образной скулой в носу, очень острыми носовыми образованиями и с исчезающе малой килеватостью в корме. Прославились они благодаря своей склонности к "перевороту через скулу" и немореходностью в любых отличных от мелкой короткой волны условиях, а так же -- довольно невысокой эффективностью в плане гидродинамического качества. Но они имели вполне адекватные в плане образования кормовой части, с широким транцем, к слову.

 

Удивительно, но авиаторы в своё время перебороли рекомендации ЦАГИ и применяли в обводах летающих лодок глубококилеватые образования и несколько приполнённые носовые... к слову, в летающих лодках заострённая кормовая часть "лодки" выполняется скорее по аэродинамическим соображениям, ей ведь летать.

Прикрепленные изображения

  • hacker_craft_1922_29ft_gentlemens-raceboat.jpeg
  • chris_craft_cobra_1955_18ft_serpent.jpeg
  • Cobra_Lines.jpg
  • boat_tomahawk_28ft_stan-craft_torpedo.jpeg

Прикрепленные файлы

  • Прикрепленный файл  10thBB_1.pdf   213,84К   106 Количество загрузок:

  • 0

#173 Алексеев В.М.

Алексеев В.М.

    Za RUDDI u SKR

  • Инженер
  • 16 363 сообщений
  • Из:Ленинград
  • Судно: яхта
  • Название: Касси

Отправлено 28 сентября 2019 - 18:19

Мой организм не воспринимает носовые обводы катеров и мотолодок с S-образностью лини скулы, культивируемые  в авиапроме.

Ну, ещё, наверное, не стоит ссыпать в одну тарелку проектирование "зажигалок" и служебных катеров.


  • 0

#174 lop

lop

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 4 695 сообщений
  • Из:Колпино
  • Судно: парусная доска

Отправлено 30 сентября 2019 - 16:04

1. Более того, все желающие это могут опробовать, и не в виде ссылок на эксперименты с неизвестной методологией, а буквально -- самостоятельно. Например, просто купив или взяв на прокат лодку с глубококилеватыми обводами.
...
2. Тогда попробуйте начать с начала -- т.е. вначале "что такое глиссирование", теория крыла в общем виде и т.д., потому как ничего иного не дано. Секретов и тайн как бы нет.
3. Вот поверьте, никому и в голову не придёт выполнять крыло "задом наперёд", не так ли? А корпус глиссера -- запросто. Ничего не смущает?

1. А это точно будет "это"? Если я правильно понимаю, речь о том, что берутся данные экспериментов с "неизвестной методологией" и сопоставляются с данными, методология получения которых известна. Различие результатов можно списать на то, что одна из методологий была правильная, а другая - неправильная. Ну, нормально и ничего удивительного. Кроме различия в методологиях, которые вносят систематическую ошибку методики, наверняка имеется и масштабный эффект, нарушающий подобие течений. Разницу в абсолютных цифрах коэффициентов можно учесть, если вы регулярно используете эти "сомнительные" данные при проектировании и представляете куда и насколько они "врут" при сравнении с натурой. Как по мне, так ошибиться в модельном эксперименте сложнее: объект простой, гладкая пластина или клин, без продольных реданов, деформации поверхности отсутствуют, в отличие от натурной моторки, скорость, сопротивление, посадку можно оценить точнее, выступающих частей нет, не надо придумывать, какое значение принять для кпд винта и двигателя. Но у натурного экспериментатора на этот счёт может быть иное мнение.
В данном-то случае, с формой глиссирующей части днища в плане, методология наверняка использовалась одна и та же, экспериментальное оборудование, измерительные приборы были те же самые, тут-то откуда сомнения? Учоные-вредители специально издали статью, чтобы дезинформировать народ? Или, статья с дезинформацией выпущена по указанию органов, с прицелом на вражеских шпиёнов? Тут можно верить, или не верить, лучший способ разрешить сомнения - сравнить эти данные с данными других аналогичных экспериментов. Аналогичных в том смысле, что сравниваются именно плоские пластины без всяких килеватостей и наделок, и без привлечения умозрительных аналогий из авиации и прочих сфер нашей жизни.
2. О том, что такое глиссирование мы уже поговорили, не вижу смысла начинать этот религиозный разговор по второму кругу, я определённо иной конфессиональной принадлежности. Теория крыла в общем виде... Ну, как бы знаком, в общем виде. Есть такое теоретическое представление, что у хорошего крыла удельная нагрузка должна уменьшаться от от корневого сечения к концам по эллиптическому закону. И прямоугольное крыло, в этом смысле, аэродинамический отстой, хотя по практическим соображениям (технологическим, эксплуатационным) вполне даже ничего. Поэтому считается, что если при постоянном по размаху угле атаки придать крылу эллиптическую форму в плане, то получим теоретически идеальное обтекание, с минимумом индуктивного сопротивления при заданной подъёмной силе. А при плоском днище с прямоугольной кормой на глиссировании мы получаем аккурат пресловутый прямоугольник, теорией крыла не одобряемый. Тогда как "каноическая" в плане корма вполне напоминает половинку эллипса, теорией крыла одобряемого. Так что не вижу, как теория крыла в общем виде данным результатам противоречит. Наоборот, вполне соответствует.
3. Про крыло "задом наперёд" не понял. Формы в плане у крыльев какие только в разные головы ни приходили. И прямоугольник, и трапеция, и эллипс, и парабола, и треугольники, как вершиной, так и основанием вперёд, все, в принципе, способны летать. Если говорить о глиссировании в интересном для выхода на него диапазоне, то тут скорее не теорию крыла в общем следует рассматривать, а более частную теорию крыла малого удлинения, одним из результатов которой является тот вывод, что часть поверхности такого крыла, которая следует за поперечным (к направлению движения) сечением с наибольшим размахом вообще не создаёт подъёмной силы. И стал быть, может безболезненно (для подъёмной силы) удаляться. Ну, у вас-то там мотор стоит, а у нас, досочников, рулевой расположен, поэтому отрезать эту часть в угоду аэродинамике мы не можем, приходится её терпеть и расплачиваться за это дополнительным сопротивлением трения, которое эта часть создаёт при своём движении. Поэтому, с точки зрения теории крыла будет вполне логично, если мы уменьшим площадь этой части до минимума, необходимого из эксплуатационных соображений. На досках это сделано. На катерах с глубоким V, после подъёма скулы над водой, форма "крыла" становится треугольной с вершиной вперёд, "одобряемой" теорией крыла малого удлинения и проблема "лишней площади" исчезает. Ну а те, у кого параллельные борта до транца остаются в воде, тащут своё лишнее сопротивление.

Только вот сегодня НИКТО не пытается проектировать глиссирующие парусники по рецепту IC, все делают корпуса с 90...100% шириною транца относительно миделя. Я их понимаю.

Я тоже. Зачем париться с формой днища в плане, добиваясь раннего выхода на глиссирование с ограниченной парусностью, когда можно просто добавить парусов, уменьшить вес корпуса и переместив сэкономленное в балласт. Большая ширина корпуса тут скорее средство повышения остойчивости. Это то же самое, что поставить на лодку более мощный мотор - стимул изощряться с гидродинамикой пропадает. Чего ж тут непонятного?
Мне-то этот экстенсивный прогресс не особо интересен, интереснее работать с формой корпуса, зная, что мотор другой покупать не буду, а постараюсь по максимуму использовать возможности имеющегося.

Создаётся ощущение, что ещё одна-две итерации, и обводы парусников спортивно-гоночного назначения начнут повторять эволюцию скоростных моторных лодок:

-https://www.youtube....h?v=wJivEpepdlo
 
А IC стоит пересчитать, не факт, что там вообще можно говорить о глиссировании -- FrD и FrB.

В понимании Мархая (и в моём) можно. См. его расчёт "Теория плавания под парусами", (2 издание, 1974г.) стр. 242 и далее. Качественное изменение режимов движения наглядно проиллюстрировано на рис.139.

На досках преимущество одно -- упрощается процесс центровки, как я понимаю.

Тут как бы два в одном. Центровка по продольному положению ЦТ на лёгких швертботах тоже проблемы не представляет, но на них обычно сложнее сбалансировать поперечные силы, так как расстояние между ЦП и ЦБС меняется с изменением посадки. Это требует либо дополнительного отклонения руля с ростом сопротивления, либо не самой эффективной работы парусов.
На доске обе этих центровки проблемы не представляют. Поэтому швертботы глиссируют в основном на попутных курсах, а доски - и на бейдевинде.
Говоря о личном опыте я сравниваю ощущения при разгоне досок с разной формой кормы, при примерно одинаковых прочих параметрах: ширина, вес доски, тот же парус, примерно одинаковые плавники, примерно те же ветровые условия. Лежат на берегу две доски, почти одинаковые. У одной кормовые обводы в плане более полные, у другой - более заострённые. Если ветер пограничный, то первая вообще не выходит на глиссирование, либо требует активного пампинга, вторая выходит легко без лишних телодвижений. Ощущения субъективны, доски не совсем одинаковы, и, поскольку инструментальных замеров, естественно, никаких не делалось, то хочется "поверить гармонию алгеброй", почему и была открыта эта тема.

Ну, это как бы "общеизвестно"... т.е. и теория, и практика, и эксперимент -- всё есть.
 
Что бы не привлекать лишних данных, на этом форуме А.Назаров выкладывал свои данные -- во-вложении. Они целиком и полностью укладываются в "общеизвестные" рамки, предсказанные, в принципе, теорией. Всё остальное -- примерно так же выглядит, хоть в теории, хоть на практике.

У Назарова данные для корпусов катамаранов, круглоскулых, и с удлинением порядка 10. Если это "примерно то же самое", что и плоскодонки с удлинением (смоченным) порядка единицы, то я примерно то же самое, что папа римский.

Не-е-ет ;)
 
Давайте проанализируем?
 
Подъёмная сила зависит, по-сути, от площади, угла атаки и продольного профиля -- в основном, ещё можно добавить удлинение и т.п.. Так? Да, так.

Как же так, когда вы ребёнка выплеснули вместе с водой ещё до начала анализа? Будем исходить из того, что нам нужно выяснить, зависит ли подъёмная сила от формы несущей поверхности в плане при постоянной максимальной ширине этой поверхности.
Нагрузка постоянна, сравниваем относительные (к весу) сопротивления, значит смоченные площади/длины могут быть разными, важно только, чтобы они, вместе с углом дифферента, обеспечивали одинаковую подъёмную силу, равную нагрузке, при заданной скорости. У кого при этом сопротивление меньше, тот и победил.

Теперь смотрим, чем же будут отличаться прямоугольная и зауженная в корме пластины в интересующих нас условиях... ап-па-па! Углом атаки ;) Вот и разгадка.

Поскольку на графике мы сравниваем пластины при одинаковом угле дифферента, то никакой разгадки. Ясный потрох, что у зауженной к корме пластины смоченная длина (и, возможно, площадь) при равенстве углов дифферента будет больше, чем у прямоугольной. И сопротивление трения, вероятно, будет разным. Но полное сопротивление, как показывает график, меньше у сужающейся.

Но! Рост угла атаки в диапазоне скоростей от волнового кризиса до развитого глиссирования -- это рост сопротивления. Для примера приведу иллюстрацию из статьи об подходе Э.Сертера, в принципе, можно заменить любой иной (желательно -- не из ЦАГИ  ;) ). Соотношение составляющих принципиально не изменится. Иными словами, желательно сохранять длину по действующей ватерлинии для снижения волнового сопротивления, и рост углов атаки приводит к росту сопротивления.

Поскольку сравниваются полные сопротивления поверхностей с одинаковыми углами атаки, аргумент явно не в кассу. Да и что он, собственно, призван показать? Рост углов атаки/дифферента, при постоянной скорости, сначала приводит к уменьшению сопротивления, а потом - к его увеличению. То есть, на каждой скорости есть свой оптимальный угол дифферента, который обеспечивает нужную подъёмную силу и минимальное, среди иных углов дифферента, сопротивление. То же самое можно сказать о длине действующей ватерлинии - на каждой скорости оптимальна будет своя. Возможно, что в некотором диапазоне скоростей, эта оптимальная длина и будет постоянна, но нам нет надобности отслеживать дифферент или длину ватерлинии, нет необходимости взвешивать соотносения между остаточным сопротивлением и трением, если мы может отслеживать более важный параметр - скорость, непосредственно взаимосвязанную с полным сопротивлением. Сертер не рассматривает форму кормы в плане, у него катер с глубоким V и вогнутой килевой/батоксами. Ужос в смысле ГД качества, хотя, согласен, проблем с продольной устойчивостью и мореходностью у него может быть меньше чем у более традиционных с прямой килевой. Но какой ценой? Ведь у него остаточное сопротивление раза в два больше, чем у корпуса с малой килеватостью.

А как ещё можно увеличить подъёмную силу на крыле с одной плоскостью, нагнетающей? Только если увеличить или площадь, или угол атаки, или -- и то, и другое. Но... все эти варианты дают или рост волнового сопротивления, или ухудшают что-то другое (рост перегрузок на волнении и т.п.), т.е. общий баланс будет ухудшаться. Остаётся один путь, им и идём.

Нам не надо увеличивать подъёмную силу. Нам надо, при той же подъёмной силе так изменить форму плоской несущей поверхности, чтобы полное сопротивление стало меньше при той же скорости. Будет ли при этом наблюдаться равенство площадей и/или углов атаки/дифферента - не суть важно. В эксперименте ЦАГИ кривые сопротивления приведены в зависимости от угла атаки, все точки получены при постоянной скорости, а максимальная ширина пластин также постоянна. Наверное это разумное ограничение, хотя при высоких скоростях смоченная ширина у не прямоугольных будет уменьшаться. Видно, что как бы мы ни варьировали угол дифферента прямоугольной пластины, в диапазоне фи от 2 до 10° сопротивление шилохвостой будет меньше, при той же нагрузке и скорости. Можно предположить, что на другой скорости картина будет принципиальной иной? Можно, но объективных данных, подтверждающих это предположение, пока не встречал.

Собственно, примерно тоже произошло с профилировкой крыльев "большой" авиации, хотя и со своей спецификой. Но принципы -- те же самые. Других не бывает.

При чём тут профилировка, о форме в плане речь идёт. И у самолётов она разная.
  • 2

#175 jeeet

jeeet

    Яхтенный капитан

  • Инженер
  • 2 971 сообщений
  • Из:Mars

Отправлено 30 сентября 2019 - 21:05

Ух, как много ;) Попробуем по-порядку.

 

1. Если я правильно понимаю, речь о том, что берутся данные экспериментов с "неизвестной методологией" и сопоставляются с данными, методология получения которых известна.

Скорее "данные неизвестного происхождения" против практики и данных с известным происхождением. Слишком уж разительны отличия.

 

Т.е. когда речь шла о влиянии килеватости, то известно, что в "старых данных" реально не испытывались варианты глубококилеватых обводов, а выводы делались на основании тенденции, т.е. интерполирования данных. Оказалось, что влияние увеличения углов внешней килеватости на гидродинамическое качество -- сложнее, например, сильно зависит от коэффициента статической нагрузки, т.е. при росте этого коэффициента качество растёт, и глубококилеватый корпус с продольными реданами на относительно высоких скоростях будет весьма эффективен. Тут же -- влияние центровки и неустойчивости, в основном продольная, что тоже в пользу глубококилеватых от миделя до транца корпусов. Всего этого в выкладках того же ЦАГИ не было, а был сделал однозначный вывод о том, что глубококилеватые корпуса катастрофически проигрывают малокилеватым в сопротивлении, откуда и произростали в том числе и печально знаменитые "закрученные" обводы.

 

Т.е. с методологией у ЦАГИ были большие проблемы: частное было означено как общее. И, что характерно, задача снижения перегрузок высокоскоростных глиссирующих корпусов на волнении не была решена. Задачу решили в других местах (Хант и другие).

 

2. О том, что такое глиссирование мы уже поговорили, не вижу смысла начинать этот религиозный разговор по второму кругу, я определённо иной конфессиональной принадлежности.

Дело тут не в религии, а в терминологии: принято вначале договориться о терминах, что бы вести речь об одном и том же, не вкладывая в одни и те же слова разные смыслы -- так договориться не получится в принципе.

 

Потому, глиссирование -- это режим движения, в котором доминируют гидродинамические силы поддержания, и в то же время, схожий принципиально, но имеющий значимые отличия от движения на ПК и аэродинамических средств поддержания. Например, можно принять за границу глиссирования, скажем, 75% гидродинамических сил, оставшиеся -- гидростатика. Развитое глиссирование -- более 90%. Годится?

 

Для глиссирующих судов более-менее типовых обводов и соотношений размерений, граница глиссирования попадает в диапазон FrD>3...3,5, для относительно узких глубококилеватых -- 4...4,2.

 

Но тогда очень узкие, не имеющие сколь-нибудь развитых несущих поверхностей, корпуса могут вообще никогда не глиссировать. Это имеет значение.

 

Т.е. термины -- это серьёзно.

 

Есть такое теоретическое представление, что у хорошего крыла удельная нагрузка должна уменьшаться от от корневого сечения к концам по эллиптическому закону. И прямоугольное крыло, в этом смысле, аэродинамический отстой, хотя по практическим соображениям (технологическим, эксплуатационным) вполне даже ничего. Поэтому считается, что если при постоянном по размаху угле атаки придать крылу эллиптическую форму в плане, то получим теоретически идеальное обтекание, с минимумом индуктивного сопротивления при заданной подъёмной силе.

Есть и иной путь снижения индуктивного сопротивления -- применение прямоугольного крыла с торцевыми шайбами, трапецеидальные крылья с винглетами разных видов... ну и т.д.. Это всё -- тоже самое, но немного иначе. Тем не менее, принцип -- неизменен.

 

Речь же идёт о том, что принцип поставлен под сомнение :(

 

А при плоском днище с прямоугольной кормой на глиссировании мы получаем аккурат пресловутый прямоугольник, теорией крыла не одобряемый.

Речь идёт немного об ином. Тем не менее, прямоугольник в данном случае будет выгоден.

 

И вот почему: на тех скоростях, о которых идёт речь -- т.е. в переходном режиме, основное сопротивление даёт волнообразование. Это гравитация, если что. Индуктивное сопротивление -- мелочи на этом фоне.

 

Потому уже кормовая часть с шириною транца 0% от ширины по миделю даст рост дифферента, т.е. увеличит волновое сопротивление только из-за снижения длины по действующей ВЛ. Грубо говоря, в корме будет минимум сил поддержания -- и гидростатических, и гидродинамических (площади-то толком и нет).

 

Могу предложить не препираться, а провести простейший, но наглядный эксперимент: буксировать на поворотной планке две пластины (вернее, не пластины, а тела -- объём желателен) со 100% шириною по транцу и с нулевой. Разница в сопротивлении будет заметна сразу же -- буксировочная пластина повернётся...

 

Вот так, как во вложении. Если что, то мне придётся просить кого-нибудь, у кого лодка на воде ещё есть. Но... если что -- попрошу.

 

Центровка -- одинаковая, близкая к реалистичной для глиссирующих корпусов, 30% по длине или относительная -- единица. Можно попробовать три варианта нагрузки, для успокоения совести.

 

Будет сразу видно, что имеет меньшее сопротивление.

 

 

Прикрепленные изображения

  • Пластины_для_эксперимента_0-0-1.jpg
  • Пластины_для_эксперимента_0-0-2.jpg
  • Пластины_для_эксперимента_0-0-3.jpg
  • Пластины_для_эксперимента_0-0-4.jpg

  • 0



Ответить



  


Количество пользователей, читающих эту тему: 0

0 пользователей, 0 гостей, 0 скрытых пользователей