Стоит отвлечься на пару недель, как оказывается - пропустил все самое интересное!
Опуская дискуссию про пар, шквал и кавитацию - для яхт она не актуальна, хотелось бы вернуться к сопротивлению трения. Уважаемые Док.М, А.Васильев и RUS-28 в целом описали все как есть, хотя и с нюансами. Если читатели позволят, я это постараюсь собрать в кучку.
Итак при любой скорости движения на теле действуют касательные напряжения. Если их проинтегрировать по поверхности, то мы получим одну из составляющих вязкостного сопротивления - силу трения. Вязкость приводит к тому, что поле скорости вокруг тела меняется и эпюра скорости начинаясь с нуля на поверхности тела (условие прилипания) достигает где-то далеко от него величины скорости набегающего потока (скорости движения тела). Поскольку касательные напряжения зависят от производной dV/dn они больше у поверхности тела и уменьшаются по мере удаления от него.
Т.к. уравнения Навье-Стокса, описывающие течение вязкой жидкости, в общем виде решить нельзя, для того, чтобы хоть как-то описать процесс придумали теорию пограничного слоя (ПС), в которой всю вязкость засунули в него, а дальше жидкость считают невязкой. Кстати, в современных учебниках по гидромеханике, издающихся за рубежом, теорю ПС считают тупиковым направлением и решают задачу о вихревом движении напрямую, но это нас в данном топике не должно волновать.
Итак, начиная с критической точки на теле появляется пограничный слой. Сначала он всегда ламинарный (ЛПС). Его толщина растет пропорционально корню из отстояния от критической точки (форштевня или передней кромки киля).
При этом касательные напряжения уменьшаются пропорционально единице, деленной на корень квадратный из этого расстояния. Поэтому переднюю часть, казалось бы, надо полировать особенно. Но дело в том, что касательные напряжения в ламинарном слое не зависят от шероховатости!
К сожалению, из-за внешних возмущений и других причин ламинарный слой быстренько переходит в турбулентный. Интересно, что положение точки перехода не зависит от размеров корпуса. При слабом ветре может оказаться, что маленькая яхта будет иметь ламинарный режим на всей длине, большая - только на части корпуса. При этом малое судно идет быстрее! Кстати, мы наблюдали такое на Кубке Онеги.
Иногда бывает отрыв и дальнейшее прилипание ЛПС, но это нам не очень интересно. После перехода ламинарного ПС в турбулентный в подавляющем большинстве случаев для тел корабельных и крыльевых форм наблюдается скачкообразное увеличение касательных напряжений. После чего они опять начинают уменьшаться по описанной выше зависимости. Поэтому, все-таки, носовую часть полировать надо лучше. И никаких турбулизаторов! Здесь надо напомнить про то, что сказал В.Алексеев, т.е. про вязкостный подслой. Если вам удасться в него втиснуться - получите явный выигрышь.
Существуют тела, типа шара, цилиндра и подобные им, их немного, для которых этот процесс выглядит иначе.
За счет изменения структуры течения при турбулентном течении ПОЛНЫЙ коэффициент сопротивления уменьшается. Но надо иметь ввиду, что это происходит не из-за уменьшения составляющей сопротивления трения - она то, как раз, увеличивается, а из-за резкого падения сопротивления формы, вызванного смещением точек отрыва ПС. Это явление называется кризисом сопротивления. Об этом писал RUS-28. Самое забавное, что коэффициент сопротивления падает, но сила сопротивления все равно возрастает, т.к. в формулу входит квдрат скорости.
Возвращаясь к касательным напряжениям и коэффициенту сопротивления обычных тел нужно отметить, что он уменьшается обратно пропорционально числу Re в ЛПС и по иной, но похожей зависимости в ТПС, т е. с ростом скорости к-т Сх тр падает, но сила все равно растет (см. выше).
В какой-то момент ПС отрывается. Но это уже совсем другая история.
И, наконец, о риблетах (продольных канавках), разрушителях вихрей, воздушной смазке и полимерах.
Все эти приемы показывают, что может быть получен положительный эффект в снижении сопротивления до 15%. Но только в лабораторных условиях.
Сейчас подробно об этом говорить не буду, но проблема связана с пространственностью движения яхты - крен, дрейф, качка и т.д. С другой стороны, все эти полимеры, компрессоры для воздуха и топливо для них надо возить с собой. Поэтому затраты, в общем случае, не компенсируют выгрыша.
Полимеры для яхт, кстати, запрещены правилами.
Простите за многословие и занудливость.
А переднюю часть полировать стоит, но помня о том, что для надводного судна (яхты) сопротивление трения составляет 2-7% от полного сопротивления, включающего сопротивление формы, волновое, индуктивное, брызговое и т.д. Но на финише иногда меньше чем полкорпуса решают дело.
Конечно, в идеале лучше весь обработать, но...
