ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Лобовое сопротивление тел в потоке из "Механика Изд.3 " Силы воздействия потока на твердое тело всегда можно привести к одной результирующей силе и моменту всех сил. Результирующую силу всегда можно разложить на две перпендикулярные составляющие одна — по потоку, сила лобового сопротивления, вторая — перпендикулярная к нему. Для симметричных тел, расположенных так, что ось симметрии направлена по потоку, сила воздействия потока, очевидно, направлена тоже по потоку, в этом случае существует только сила лобового сопротивления. [c.382] Чем же определяется сила лобового сопротивления Она зависит от формы, от размеров тела, от скорости потока и от физических свойств жидкости. Опыты показывают, что сила сопротивления тел одинаковой формы пропорциональна площади поперечного сечения тела (поперечного по отношению к направлению скорости потока v), скоростному напору pjj /2 и некоторому коэффициенту Сх, называемому коэффициентом лобового сопротивления тела данной формы. Коэффициент лобового сопротивления, вообще говоря, не остается постоянным, он зависит от величины числа Рейнольдса Re — vlp/ i, где / — характерный размер тела, v — скорость потока, р — плотность жидкости и х — коэффициент вязкости жидкости О физическом значении этой зависимости будет сказано в следующем параграфе. [c.382] Прежде чем перейти к анализу картины обтекания и выяснению причин изменения силы лобового сопротивления в зависимости от скорости, сделаем несколько замечаний относительно силы сопротивления тела в идеальной жидкости (жидкости, лишенной вязкости) В этом случае поток будет плавно обтекать гладкое тело, такое, как, например, шар, и трубки тока расположатся совершенно симметрично относительно шара. [c.383] В потоке вязкой жидкости на поверхности тела, как мы знаем, действует касательная сила, тянущая тело по потоку. Даже если обтекание вязкой жидкостью и безотрывное, как мы наблюдали в опытах (см. рис. 312, а), то, несмотря на симметрию потока, все равно имеет место сила лобового сопротивления, слагающаяся в O HOBF .I из касательных сил вязкости, примерное распределение которых схематически показано на рис. 313. Картина принципиально изменится при отрыве потока вязкой жидкости. Здесь, кроме касательных сил, возникающих вследствие вязкости, существенную роль будет играть перераспределение сил давления вследствие отрыва потока, благодаря чему возникает результир ующая сита давления, действующая по потоку. При большой скорости (вернее, При большом значении числа Re) преобладают силы, возникающие вследствие перераспределения давления у поверхности тела. [c.385] НОСТИ образования вихрей. Эти колебания давления довольно трудно измерить и рассчитать теоретически, но несомненно одно, если осреднить по времени колебания давления, то они дадут добавочное лобовое сопротивление, которое иногда так и называют вихревым, сопротивлением. [c.386] Соображения, на основании которых приходят к такому заключению, следующие. Пусть тело движется равномерно в покойной среде и за ним образуются вихри, как говорят, вихревой след. Жидкость в следе получает после прохода тела определенное враща тельное движение, определенною кинетическую энергию. Где источ ник этой энергии Им может быть только сила, приложенная к телу которая необходима в данном случае для равномерного движения По закону сохранения энергии кинетическая энергия вихревого движения в следе должна равняться работе силы лобового сопротивления. [c.386] Таким образом, можно различать три причины возникновения лобового сопротивления тела в вязкой жидкости а) касательные силы вязкости, б) перераспределение давления из-за отрыва потока, в) колебания давления из-за вихреобразования за телом. [c.386] Ниже в таблице приводятся средние значения коэффициентов лобового сопротивления для тел различной формы. [c.386] Из этой таблицы можно видеть, какое большое значение имеет форма задней части тела. При одном и том же поперечном сеченин наименьшее сопротивление имеют каплевидные тела, у которых тупой нос и плавное заострение сзади. Такое плавное заострение задней части, где сходятся струйки охватывающего тело потока, обеспечивает небольшую область срыва потока и предупреждает срыв. Большая часть тела обтекается плавным потоком, примерно таким же, как и в идеальной жидкости поток смыкается сзади в области с повышенным давлением, и вследствие этого уменьшается сила сопротивления. [c.387] Наоборот, каплеобразное тело, поставленное острием к потоку, дает большее сопротивление, ибо почти вся задняя часть тела будет находиться в области срыва потока, поток не смыкается за телом и сопротивление будет больше. Поэтому стойки, растяжки на самолетах и другие выступающие в поток тела обычно имеют хорошо обтекаем ю форму. Форма их поперечного сечения подобна форме каплеобразного тела за такими сгойками или растяжками не возникает срыва потока совсем или он занимает очень малую часть их поверхности. [c.387] Вернуться к основной статье