«на пальцах»

В свете предложенных выводов (особенно 2-го и 4-го) - если очертить поверхность вокруг крыла, и посмотреть на поток воздуха через эту поверхность - чему будет равна проекция изменения импульса этого потока на вертикальную ось?

[ 05-12-2002: Message edited by: avmich ]

Попытка «на пальцах» объяснить механизм возникновения вокруг движущегося крыла присоединенного вихря и, как следствие, подъемной силы.

Для примера возмем установленное под нулевым углом атаки крыло с несимметричным профилем, «тупым» носком и с плоской нижней поверхностью.

Рассматривая механизм образования подъемной силы, я хочу выделить три существенных этапа этого процесса:

1) Начало движения крыла относительно воздуха и подъемная сила в этот момент.
2) Образование и нарастание присоединенного вихря.
3) Подъемная сила при наличии присоединенного вихря.
4) Картина воздушных потоков в районе крыла при наличии присоединенного вихря.

Этап 1: Начало движения крыла относительно воздуха и подъемная сила в этот момент.

Когда крыло двигается относительно воздуха, на его передней кромке происходит разделение потока воздуха. Когда крыло только начинает движение, поток воздуха разделяется на два равных потока, получающих одинаковый импульс вверх и вниз в соответствии со 2 и 3-м законами Ньютона. (Заметим, что разделяясь, потоки горизонтально тормозятся о носок крыла, но вертикальный импульс получают, отталкиваясь не от крыла, но друг от друга). Обтекая крыло, верхний поток меняет свое направление с «вверх» на «немножко вниз», а нижний поток – с «вниз» на «горизонтально». Обращаю внимание на то, что изменяя свое направление с вертикального на горизонтальное в районе передней части крыла, потоки увеличивают горизонтальную составляющую своего импульса и таким образом «тянут» крыло вперед, компенсируя торможение крыла в месте разделения потоков. Также обращаю внимание на то, что на задней кромке крыла оба потока – верхний, имеющий импульс «немножко вниз», и нижний, имеющий импульс «горизонтально» - сливаются, образуя «скос потока» за крылом. В этот момент начала движения крыла относительно воздуха подъемная сила определяется этим импульсом «немножко вниз» и очень мала.

Этап 2: Образование и нарастание присоединенного вихря.

Из-за несимметричности профиля крыла скорость потока над крылом больше, чем под ним (по закону Бернулли). В результате верхний поток достигает задней кромки быстрее нижнего, т.е. вокруг крыла образуется ненулевая циркуляция потока, иными словами - вихрь. В соответствии с законом сохранения момента импульса за крылом образуется вихрь с противоположным направлением вращения. Этот второй вихрь уносится потоком прочь. Первый же вихрь остается вокруг крыла. Это и есть «присоединенный» вихрь. Теперь в районе разделения потоков на носке крыла имеется дополнительный поток, направленный по касательной к носку крыла вверх. Поэтому суммарный импульс потока, в точке разделения направляющегося вверх, оказывается больше, чем суммарный импульс потока, направляющегося вниз (в полном соответствии со 2 и 3-м законами Ньютона). В результате разность скоростей в вверхнем и нижнем потоке увеличивается, провоцируя дальнейшее нарастание «присоединенного» вихря. Можно говорить, что в системе крыло+набегающий_поток+присоединенный_вихрь присутствует положительная обратная связь.

Этап 3: Подъемная сила при наличии присоединенного вихря.

Посмотрим, что происходит с подъемной силой после того, как «присоединенный» вихрь наберет силу. Напомню, что в районе разделения потоков на носке крыла имеется дополнительный поток (присоединенного вихря), направленный по касательной к носку крыла вверх. Поэтому суммарный импульс потока, в точке разделения направляющегося вверх, оказывается значительно больше, чем суммарный импульс потока, направляющегося вниз. Обтекая крыло, верхний поток по-прежднему меняет свой импульс с «вверх» до «немножко вниз», а нижний – с «вниз» до «горизонтально». Но теперь абсолютное значение (модуль) импульса верхнего потока много больше, чем модуль импульса нижнего потока, и поэтому изменение импульса верхнего потока также много больше, чем изменение импульса нижнего потока. А так как изменение импульса потока происходит благодаря взаимодействию потока с крылом, то возникает сила, действующая на крыло и направленная вверх. Крыло «засасывается» вверх. Как видно, это «засасывание» и есть подъемная сила, которая возникает в основном на передней части крыла, где и происходит наибольшее изменение направления импульса верхнего потока.

Этап 4: Картина воздушных потоков в районе крыла при наличии присоединенного вихря.

Картина воздушных потоков в районе крыла является суперпозицией набегающего потока, разделенного крылом, и присоединенного вихря. Изгибание линий тока вверх от крыла вызвано наличием присоединенного вихря. Скос потока за крылом вызван слиянием верхнего потока «немножко вниз» с нижним «горизонтальным».

Выводы:

1) Нет никакого нарушения ни 2-го, ни 3-го законов Ньютона, ни каких-либо других законов природы.
2) Импульс «вниз», получаемый воздухом после прохождения крыла и отвечающий за реактивную составляющую подъемной силы, равен изменению импульса верхнего потока от «горизонтально» до «немножко вниз» и весьма незначителен по сравнению с общим изменением импульса потока. Следовательно, и реактивная составляющая подъемной силы незначительна.
3) Процесс образования подъемной силы на крыле – это сложный динамический процесс в системе с положительной обратной связью.
4) Процесс образования подъемной силы на крыле происходит в ограниченной области пространства (процесс локализован в пространстве).

Вот и все…

Дилетант>Попытка «на пальцах» объяснить механизм возникновения вокруг движущегося крыла присоединенного вихря и, как следствие, подъемной силы.

Дилетант>Выводы:

Дилетант>1) Нет никакого нарушения ни 2-го, ни 3-го законов Ньютона, ни каких-либо других законов природы.
Дилетант>2) Импульс «вниз», получаемый воздухом после прохождения крыла и отвечающий за реактивную составляющую подъемной силы, равен изменению импульса верхнего потока от «горизонтально» до «немножко вниз» и весьма незначителен по сравнению с общим изменением импульса потока. Следовательно, и реактивная составляющая подъемной силы незначительна.
Дилетант>3) Процесс образования подъемной силы на крыле – это сложный динамический процесс в системе с положительной обратной связью.
Дилетант>4) Процесс образования подъемной силы на крыле происходит в ограниченной области пространства (процесс локализован в пространстве).

Дилетант>Вот и все…

Я так понимаю это цитата или описание из какой-то книги. Какой? Вроде, посложней, чем описания опытов Прандтля, которое я читал.

Четко показана роль носка крыла. Отбрасывание воздуха за крылом есть, но ключевой роли в процессе не играет.

Аргументированных возражений пока нет. Собственно, квалифицировано возразить может только Стримфлоу.

[ 05-12-2002: Message edited by: victorzv ]

Дилетант>1) Нет никакого нарушения ни 2-го, ни 3-го законов Ньютона, ни каких-либо других законов природы.

Нет, и закон сохранения импульса тоже выполняется.

Дилетант>2) Импульс «вниз», получаемый воздухом после прохождения крыла и отвечающий за реактивную составляющую подъемной силы, равен изменению импульса верхнего потока от «горизонтально» до «немножко вниз» и весьма незначителен по сравнению с общим изменением импульса потока. Следовательно, и реактивная составляющая подъемной силы незначительна.

"Реактивная составляющая" это ВСЯ подъемная сила, 100%.

Дилетант>3) Процесс образования подъемной силы на крыле – это сложный динамический процесс в системе с положительной обратной связью.

"С полжительной обратной связью" - это сильно загнуто, но это сложный процесс.

Дилетант>4) Процесс образования подъемной силы на крыле происходит в ограниченной области пространства (процесс локализован в пространстве).

На 95% - да, но вообще область, затронутая крылом довольно большая.

victorzv>Я так понимаю ето цитата или описание из какой-то книги. Какой? Вроде, посложней, чем описания опытов Прандтля, которое я читал.

Нет, это не из книги. Это я описал, как понимаю процесс.

Дилетант>2) Импульс «вниз», получаемый воздухом после прохождения крыла и отвечающий за реактивную составляющую подъемной силы, равен изменению импульса верхнего потока от «горизонтально» до «немножко вниз» и весьма незначителен по сравнению с общим изменением импульса потока. Следовательно, и реактивная составляющая подъемной силы незначительна.

k_gornik>"Реактивная составляющая" это ВСЯ подъемная сила, 100%.

В том-то и фокус, что нет. Повторюсь: импульс верхнего потока изменяется от "вверх" до "горизонтально" и потом до "немножко вниз". Изменение импульса от "вверх" до "горизонтально" создает основную состовляющую подъемной силы, но не вызывает реактивного отбрасывания воздуха за область присоединенного вихря.

[ 09-12-2002: Message edited by: Дилетант ]

Дилетант>>1) Нет никакого нарушения ни 2-го, ни 3-го законов Ньютона, ни каких-либо других законов природы.
k_gornik>Нет, и закон сохранения импульса тоже выполняется.

Эт не интересно Вот бы он не выполнялся...

Дилетант>>2) Импульс «вниз», получаемый воздухом после прохождения крыла и отвечающий за реактивную составляющую подъемной силы, равен изменению импульса верхнего потока от «горизонтально» до «немножко вниз» и весьма незначителен по сравнению с общим изменением импульса потока. Следовательно, и реактивная составляющая подъемной силы незначительна.
k_gornik>"Реактивная составляющая" это ВСЯ подъемная сила, 100%.

"Ну вы, блин, даете!"(С)
Во-1х - никакого "немножко вниз"! В описываемой модели крыла(тупой носок, плоская нижняя поверхность, угол атаки 0⁰ ) нижний поток вообще никуда не отклоняется. ВЕСЬ воздух провзаимодействовавший с носком крыла уйдет вверх.
Во-2х - какой такой вертикальный ИМПУЛЬС(количество ДВИЖЕНИЯ) у крыла в ГОРИЗОНТАЛЬНОМ полете! Вы опять попутали ИМПУЛЬС=кол-во движения и ИМПУЛЬС СИЛЫ.

Ник

Нашел, наконец, правильное описание механизма возникновения циркуляции (присоединенного вихря) вокруг крыла. Все гораздо проще.
1) Верхний поток в отсутствие циркуляции достигает задней кромки позже нижнего (а не наоборот, как я писал выше).
2) Нижний поток, стремясь соединиться с верхним, срывается с острой задней кромки, образуя стартовый вихрь, который отрывается от крыла и уносится потоком.
3) По закону сохранения момента импульса вокруг крыла образуется вихрь противоположного направления - присоединенный вихрь, который смещает точку слияния верхнего и нижнего потоков на заднюю кромку.
Вот собственно и все. Положительной обратной связи нет.

2 Wyvern.

Слово "импульс" здесь мною употребляется только в значении "количество движения."

"Немножко вниз" только лишь потому, что сам профиль сверху сзади идет "немножко вниз".

Я нигде не говорил, что крыло получает импульс, но говорил, что на крыло действует сила. А само крыло движется равномерно и прямолинейно.

Ник> Во-2х - какой такой вертикальный ИМПУЛЬС(количество ДВИЖЕНИЯ) у крыла в ГОРИЗОНТАЛЬНОМ полете! Вы опять попутали ИМПУЛЬС=кол-во движения и ИМПУЛЬС СИЛЫ.

Ник, когда крыло получает "импульс силы" (т.е. на него, крыло, начинает действовать подъёмная сила), то воздух начинает получать просто импульс - со скоростью абсолютное значение силы в секунду.

Возникновение силы, действующей на крыло, и получение воздухом импульса (в каждый момент времени) - процессы, связанные по третьему закону Ньютона.

То, что крыло движется горизонтально, не мешает крылу разгонять воздух вертикально.

Короче, у тебя всё ещё путаница . Давай, разбирайся.

avmich>То, что крыло движется горизонтально, не мешает крылу разгонять воздух вертикально.

Никто не спорит, что в частном случае поток воздуха, сходящий с крыла, может иметь вертикальную составляющую скорости, направленную вниз. Но, во-первых, это не ПРИЧИНА возникновения подъемной силы, а СЛЕДСТВИЕ несимметричного обтекания воздухом профиля крыла. А вот несимметричность обтекания и есть ПРИЧИНА возникновения подъемной силы. А во-вторых, существует целый класс профилей, у которых при нулевом угле атаки имеется положительный Су, а скос потока или отсутствует или вообще отрицателен. Это, я уже писал, "S-образные" профили. Вообще, скос потока- явление в прикладной аэродинамике сугубо паразитное, посему всеми силами УМЕНЬШАЕМОЕ при разработке новых профилей.
Кроме того, если принять, в самом деле, точку зрения "ньютонистов", то выходит, что форма профиля на подъемную силу вообще никак не влияет, главное- хвост! Тьфу, скос, я хотел сказать...

Snipper> Никто не спорит, что в частном случае поток воздуха, сходящий с крыла, может иметь вертикальную составляющую скорости, направленную вниз. Но, во-первых, это не ПРИЧИНА возникновения подъемной силы, а СЛЕДСТВИЕ несимметричного обтекания воздухом профиля крыла. А вот несимметричность обтекания и есть ПРИЧИНА возникновения подъемной силы.

Здесь у Вас внутреннее противоречие. После взаимодействия с крылом воздух получает вертикальный импульс, направленный вниз. Это и есть несимметрия обтекания - направленность импульса вниз. То есть, отбрасывание воздуха вниз (или, если угодно, данным образом организованная - с отбрасыванием вниз - несимметричность обтекания) и есть причина возникновения подъёмной силы. А не следствие.

Snipper, Вы перечитайте топики - Задача о мухе в Научном, Почему машины летают, 1 и 2, в Авиационном, No coments, Coments, please - опять в научном. Тогда Вы увидите эволюцию рассуждений. Как "физики" в самом начале объясняли подъёмную силу из общих принципов - это уже потом "аэродинамики" стали углубляться в детали.

В двух словах - если профиль любым способом приводит к ускорению воздуха вниз, т.е. появлению у воздуха импульса вниз, то крыло получает соответствующую силу в обратном направлении. Это - общее утверждение, и от профиля крыла не зависит. Верно и обратное - чтобы крылу получать силу "вверх", оно должно действовать с противоположной силой на что-то, т.е. воздух, поскольку больше ничего нет. Эта сила приведёт к увеличению импульса воздуха "вниз". И тут тоже утверждение справедливо для любого профиля.

avmich>Snipper, Вы перечитайте топики - Задача о мухе в Научном, Почему машины летают, 1 и 2, в Авиационном, No coments, Coments, please - опять в научном. Тогда Вы увидите эволюцию рассуждений. Как "физики" в самом начале объясняли подъёмную силу из общих принципов - это уже потом "аэродинамики" стали углубляться в детали.

Как я вижу, никто не хочет ответить на простой вопрос: Как в таком случае летают S-образные профили?

Newton>Snipper, а кто вам сказал, что поток сходит именно с задней кромки S-образного профиля и именно в направлении хвостика?
Newton>По жизни постулат Чаплыгина-Жуковского выполняется далеко не всегда.

Виноват?.. Это была шутка?.. Кстати, это не постулат. Это сугубая правда жизни, подтвержденная множеством экспериментов.

Snipper, давайте Вы лучше расскажите воздух получает в секунду импульс вниз, численно равный подъёмной силе, или нет? Если нет, то что делать с третьим и вторым законами Ньютона?

Ещё раз: на крыло действует сила, направленная вверх. Значит, на воздух действует сила, направленная вниз. Это - третий закон Ньютона. Если у Вас несогласие, дальше Вы не поймёте .

Заметьте, я ничего не пишу о форме взаимодействия между крылом и воздухом . Мне это не надо. При любой форме вышеуказанный закон справедлив.

Если согласны, тогда следующий, второй закон Ньютона: раз на воздух действует сила, то воздух приобретает импульс. Сила вниз - и импульс вниз.

И опять я ничего не говорю о форме, деталях того, какие фихри и давление крыло окружает. Просто потому, что это совершенно неважно.

Вот и всё . Всё, о чём здесь говорится, в принципе, сводится к этому. Это уже потом начинают обсуждать детали - а как именно, да где, да в какой последовательности.

А вышеуказанный вывод - что для получения подъёмной силы нужно отбрасывать (т.е. придавать импульс) воздух вниз - остаётся. И без этого никак .

Что касается каких-то конкретных профилей, давайте, Snipper, послушаем, что нам тут напишут . В рамках вышеописанных явлений, конечно - потому что воздух должен отбрасываться вниз при любых подробностях дел вокруг крыла.

avmich>Ещё раз: на крыло действует сила, направленная вверх. Значит, на воздух действует сила, направленная вниз. Это - третий закон Ньютона. Если у Вас несогласие, дальше Вы не поймёте .
Согласны, конечно согласны! А как же иначе...

avmich>А вышеуказанный вывод - что для получения подъёмной силы нужно отбрасывать (т.е. придавать импульс) воздух вниз - остаётся. И без этого никак .

Ладно. ЛЕЖИТ себе предмет на ПОЛУ, валяется значит. И что бы ЛЕЖАТЬ он со всех сил ОТБРАСЫВАЕТ пол? Так?
Вот только неувязка - ИМПУЛЬС=MV. И вот КАК его посчитать для ПОЛА непонятно мне сирому-убогому Просветите?

Ник

Wyvern>Ладно. ЛЕЖИТ себе предмет на ПОЛУ, валяется значит. И что бы ЛЕЖАТЬ он со всех сил ОТБРАСЫВАЕТ пол? Так?

Миллион сто первый раз: Сила реакции опоры... на микроуровне - межмолекулярные связи....

Блин, Ник, не надо тупить! Воздействие силы на твердое тело и на жидкость/газ слегка отличается, не так ли?

GrayCat>Блин, Ник, не надо тупить! Воздействие силы на твердое тело и на жидкость/газ слегка отличается, не так ли?

Эххх...МОДЕРАТОРЫ!!! Огромная просьба -сия ПРОБЛЕМА, жизненно важная для А_Базы(иначе КАК ЛЕТАТЬ БУДЕМ! ) размножилась на многие топики.
ОБЪЕДИНИТЬ нельзя?

Ник

Погоди, Ник, вот ещё топиков назаводим ...

Кирпич лежит на Земле. На кирпич действует сила притяжения к Земле . Кирпич притягивается к Земле. Давит на Землю. Действует на Землю с силой, "отталкивает" её. Земля ускоряется, в направлении от кирпича, с ускорением, соответствующим второму закону Ньютона.

Стоп объяснение ещё не завершено. Кроме этого, кирпич, как обладающий массой, притягивает Землю. Направление притяжения противоположно направлению отталкивания. То есть, Земля ускоряется в направлении к кирпичу, с ускорением по второму закону.

Оба эти ускорения строго равны. Поэтому с Землёй (а из соображений симметрии - и с кирпичом) ничего не происходит. Более того, мы даже не можем сказать, две ли силы на Землю (или кирпич) действуют, или ни одной. Математически не можем. Физически, наверное, всё же две - взаимодействие-то есть, и вмятие грунта между ними тоже есть...

Не вижу противоречия, Ник . Обычно, для простоты, говорят о реакции опоры... Не надо, конечно, считать, что кирпич пол отбрасывает поскольку пол скорости не меняет. Но не меняет потому, что кирпич как давит на него, так и притягивает. То же с кирпичом - Земля как давит на него ("отбрасывает", полом) так и притягивает. Всё сбалансировано.

Wyvern>ОБЪЕДИНИТЬ нельзя?

Увы, пока - никак. Теоретически так извратиться со скриптами можно, но РАБОТЫ столько, что браться пока неохота

Нефиг было плодить

// Тем более, что я всерьёз не понимаю, как люди, хоть сколько то разбирающиеся в физике могут сомневаться в придании крылом воздуху импульса, направленного к земле, строго по второму и третьему законам Ньютона...

Snipper>Никто не спорит, что в частном случае поток воздуха, сходящий с крыла, может иметь вертикальную составляющую скорости, направленную вниз. Но, во-первых, это не ПРИЧИНА возникновения подъемной силы, а СЛЕДСТВИЕ несимметричного обтекания воздухом профиля крыла.

Хорошо, хорошо, пусть следствие. Но это абсолютно железобетонное следствие, есть подъемная сила - есть отклонение воздуха в противоположную сторону. Если это правило нарушается, то можно, немножко подумав, сделать пропеллер, который создает тягу, но не отбрасывает назад воздух. Еще немножко подумав, можно создать космический корабль, который летает, но ничего из себя не выбрасывает, безопорный движитель, так сказать.

Snipper> А во-вторых, существует целый класс профилей, у которых при нулевом угле атаки имеется положительный Су, а скос потока или отсутствует или вообще отрицателен. Это, я уже писал, "S-образные" профили.

ТАКИХ! ПРОФИЛЕЙ! НЕТ! Если хвост профиля задран вверх, это еще не значит, что за таким крылом поток воздуха задирается вверх. Нужно еще учесть и взаимодействие остальных частей крыла.

Snipper> Вообще, скос потока- явление в прикладной аэродинамике сугубо паразитное, посему всеми силами УМЕНЬШАЕМОЕ при разработке новых профилей.

Ну-ну, слышали мы это уже. Старый любит поминать отброс воздуха пропеллером как паразитное явление.

Snipper>Кроме того, если принять, в самом деле, точку зрения "ньютонистов", то выходит, что форма профиля на подъемную силу вообще никак не влияет, главное- хвост! Тьфу, скос, я хотел сказать...

Нет! Потому что передача импульса воздуху происходит не только в хвосте.

=KRoN=>Нефиг было плодить
Ну хоть ссылку перекрестную...а ладно, можно и самим
=KRoN=>// Тем более, что я всерьёз не понимаю, как люди, хоть сколько то разбирающиеся в физике могут сомневаться в придании крылом воздуху импульса, направленного к земле, строго по второму и третьему законам Ньютона...
Вот блин...аааааааааааа ДОГАДАЛСЯ!!!!! ЭВРИКА!!!!!


НИк