Обтекание тел воздушным потоком.
презентация к уроку

Слайд 1

Модуль: Аэродинамика как наука ГБПОУ МГОК Автор курса: к.э.н. Шкромада Валентина Ивановна Код и наименование специальности: 25.02.08. Эксплуатация беспилотных авиационных систем ОБТЕКАНИЕ ТЕЛ ВОЗДУШНЫМ ПОТОКОМ ОП.07 основы аэродинамики, динамики полета и летно-технические характеристики беспилотных воздушных судов Наименование программы: Основы аэродинамики

Слайд 2

ПОНЯТИЕ СПЛОШНОСТИ СРЕДЫ У газообразных веществ расстояния между молекулами значительно больше самих молекул, взаимное притяжение очень мало, молекулы движутся в различных направлениях и с различной скоростью. Энергия всех молекул вместе рассматривается как внутренняя энергия вещества Воздух рассматривается как совокупность большого количества молекул, как сплошная среда, в которой отдельные частицы соприкасаются друг с другом. Представление о сплошности среды позволяет существенно упростить исследование жидкости и газа

Слайд 3

ПРИНЦИП ОБРАТИМОСТИ ДВИЖЕНИЯ Согласно этому принципу вместо того, чтобы рассматривать движение тела в неподвижной среде, можно рассматривать движение среды относительно неподвижного тела. Скорость набегающего невозмущенного потока в обращенном движении равна скорости самого тела в неподвижном воздухе Аэродинамические силы будут одинаковыми как для тела, движущегося в неподвижном воздухе, так и для неподвижного тела, обтекаемого воздухом, если скорость движения тела относительно воздуха будет одна и та же Обращение движения широко применяется при проведении опытов в аэродинамических трубах, а также в теоретических исследованиях, где используется понятие воздушного потока

Слайд 4

ПОНЯТИЕ ВОЗДУШНОГО ПОТОКА. УСТАНОВИВШИЙСЯ И НЕУСТАНОВИВШИЙСЯ ПОТОК Воздушным потоком называется направленное движение хаотически движущихся частиц воздуха Если в любой точке пространства, занимаемой потоком жидкости или газа, давление, плотность, величина и направление скорости потока с течением времени не изменяются, движение этого потока называется установившимся Если эти параметры в данной точке пространства с течением времени изменяются, то движение называется неустановившимся

Слайд 5

ЛИНИИ ТОКА И СТРУЙКИ ВОЗДУХА Совокупность линий тока заключена в некоторой трубке тока и образует элементарную струйку тока . Каждую выделенную струйку можно представить текущей изолированно от общей массы газа Разделение потока на струйки дает наглядное представление о сложном течении газа в пространстве. К отдельной струйке можно применить основные законы движения – сохранения массы и сохранения энергии. При помощи уравнений этих законов можно проводить физический анализ взаимодействия твердого тела с газом (воздухом ) Существуют различные методы изучения движения жидкостей и газов. Один из них заключается в том, что движение отдельных частиц рассматривают в каждой точке пространства в данной момент времени. При этом исследуются так называемые линии тока v 2 v 1 v 3 v 4 v 6 v 1 v 2 v 3 v 4 v 5 V 6 Линией тока называется линия, касательная в каждой точке которой совпадает с вектором скорости в этой точке

Слайд 6

ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ Из опыта известно, что при обтекании поверхности набегающим потоком воздуха на некотором удалении от этой поверхности скорость частиц воздуха начинает уменьшаться вплоть до полного торможения частиц, непосредственно контактирующих с поверхностью Разделим условно поток по вертикали к поверхности на отдельные слои. В этом случае слой, находящийся ближе к поверхности, будет двигаться с меньшей скоростью, чем смежный с ним слой, расположенный выше. Нижний слой будет оказывать сопротивление верхнему слою. В этом явлении проявляется в я з к о с т ь воздуха , о которой мы говорили раньше. Кинематическая вязкость зависит от высоты полета. При ее увеличении кинематическая вязкость растет

Слайд 7

ПОГРАНИЧНЫЙ СЛОЙ Опыт показывает, что влияние вязкости на поток проявляется только на небольшом удалении от поверхности тела. Слой воздуха, где проявляется его вязкость называется п о г р а н и ч н ы м . Толщина пограничного слоя невелика , на носке тела она минимальна и увеличивается вниз по потоку. Максимальная толщина пограничного слоя во много раз меньше характерного линейного размера обтекаемого тела (на задних кромках крыльев современных самолетов гражданской авиации, летящих на высотах около 10 км, толщина пограничного слоя не превышает нескольких сантиметров )

Слайд 8

РЕЖИМЫ ТЕЧЕНИЯ В ПОГРАНИЧНОМ СЛОЕ Ламинарный (1) – это воздушный поток, в котором струйки воздуха движутся в одном направлении и параллельны друг другу При увеличении скорости частицы воздуха, кроме поступательной скорости, приобретают быстро меняющиеся скорости, перпендикулярные к направлению поступательного движения. Образуется поток, который называется турбулентным (2) , т. е. беспорядочным По характеру течения воздушный поток может быть ламинарным и турбулентным

Слайд 9

ОТРЫВ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ Поэтому давление растет а скорость уменьшается, так как у самой поверхности тела скорости частиц очень малы, под влиянием разности давлений между двумя точками на этом участке происходит движение газа в обратном направлении. При этом внешний поток продолжает двигаться вперед . Из-за обратного течения газа внешний поток оттесняется от поверхности тела. Пограничный слой набухает и отрывается от поверхности тела. Точка на поверхности тела, в которой происходит отрыв пограничного слоя, называется точкой отрыва . Течение в пограничном слое вблизи точки отрыва При обтекании тела с криволинейной поверхностью давление и скорости в разных точках поверхности будут неодинаковыми. При движении потока происходит его диффузорное расширение.

Слайд 10

ОТРЫВ ПОГРАНИЧНОГО СЛОЯ Отрыв пограничного слоя приводит к образованию вихрей за телом. Положение точки отрыва зависит от характера течения в пограничном слое. В турбулентном течении место отрыва лежит значительно дальше по потоку, чем при ламинарном. Вихревая область за телом в этом случае значительно меньше, так как при турбулентном движении происходит более интенсивное поперечное перемешивание частиц Отрыв пограничного слоя наблюдается при обтекании криволинейных поверхностей, например профиля крыла на больших углах атаки. Явление это очень опасно, т.к. приводит к резкому уменьшению подъемной силы, значительному возрастанию сопротивления движению потока, потере устойчивости и управляемости самолета, вибрациям

Слайд 11

СРЫВ ПОТОКА После отрыва пограничного слоя изменяется обтекание тела внешним потоком – происходит срыв потока . Явление срыва потока зависит от формы и состояния поверхности тела, характера течения воздуха в пограничном слое. Тела, имеющие вытянутую форму с плавными очертаниями (удобообтекаемые), гораздо менее подвержены срыву потока в отличие от неудобообтекаемых тел Срыв потока может возникнуть в результате нарушения правил эксплуатации самолета: выхода на критические углы атаки, нарушения центровки. При небрежном техническом обслуживании из-за неплотного прилегания крышек лючков, неполного закрытия створок и других причин возникают местные срывы потока. Возникают опасные вибрации частей самолета