ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Сопротивление давления н сопротивление трения из "Физические основы механики " Однако скорость обтекающего цилиндр потока в точках А, В, С и D различна, а значит, и давление жидкости на цилиндр различно. [c.546] Иначе говоря, жидкость, не обладающая вязкостью и полностью обтекающая цилиндр, действует на разные участки его поверхности с различными силами. Распределение этих сил давления изображено на рис. 325. Там, где силы давления больше, чем в набегающем потоке, они изображены стрелками, направленными к поверхности цилиндра, а там, где эти силы давления меньше давления в набегающем потоке, они изображены стрелками, направленными от поверхности цилиндра. [c.546] Картину полного обтекания мы получили в предположении, что силы вязкости в жидкости отсутствуют. Если же от этого предположения отказаться, то картина обтекания тел существенно изменяется. Как было показано в 125, слой вязкой жидкости, прилегающий к твердой стенке, прилипает к ней. Следующие слои потока скользят друг относительно друга с возрастающей скоростью, вследствие чего между слоями жидкости возникают силы вязкости.,При этом на каждый слой жидкости со стороны соседнего слоя, более удаленного от стенки, действует сила вязкости в направлении потока, а со стороны слоя, более близкого к стенке, — сила вязкости, направленная навстречу потоку. В результате наряду с силами вязкости, действующими между соседними слоями жидкости, возникают также силы трения, действующие на поверхность обтекаемого тела со стороны прилегающего к ней слоя жидкости. Результирующая этих сил трения называется сопротивлением трения. [c.547] Если вязкость жидкости мала, то скорость жидкости, равная нулю на поверхности обтекаемого тела, уже на небольшом расстоянии от поверхности тела достигает значения скорости, близкой к скорости в набегающем потоке. Таким образом, действие сил вязкости сказывается только в тонком слое, прилегающем к поверхности обтекаемого тела. Этот слой называется пограничным слоем. Присутствие пограничного слоя и действующих в нем сил вязкости существенно изменяет картину обтекания тела потоком. [c.547] Изменение характера обтекания цилиндра при переходе от невязкой к вязкой жидкости влечет за собой существенное изменение распределения давления текущей жидкости на поверхность цилиндра. [c.548] Таким образом, сопротивление давления представляет собой результирующую сил давления жидкости, а лобовое сопротивление представляет собой сумму сопротивления давления и сопротивления трения. [c.549] Как сопротивление давления, так и сопротивление трения зависят от характера обтекания, т. е. в конечном счете от формы тел. Однако форма тел гораздо сильнее влияет на сопротивление давления, чем на сопротивление трения i). Соответствующим выбором формы обтекаемых тел можно значительно уменьшить сопротивление давления и снизить его до величины сопротивления трения и даже ниже. Как этого достичь, ясно из рассмотренной в предыдущем параграфе картины возникновения сопротивления давления. Вследствие отрыва потока от поверхности тела позади тела образуется область пониженного давления. Чем больше эта область, тем больше сопротивление давления. [c.549] Поэтому сопротивление давления называют также сопротивлением формы . [c.549] Мы говорили все время о телах, имеющих большие размеры в направлении оси г. Однако эти же соображения остаются справедливыми и в случае тел вращения, ось которых расположена вдоль оси х. В частности, для объяснения различного лобового сопротивления тел, изображенных на рис. 320, могут быть применены те же соображения. На рис. 329 приведена фотография наблюдаемой картины обтекания тела сигарообразной формы. В отличие от случая обтекания цилиндра (рис. 331, стр. 552), позади тела отсутствует завихренная область пониженного давления. [c.550] Уменьшение лобового сопротивления тел во многих случаях имеет большое практическое значение. Так, для самолета дирижабля или торпеды i) лобовое сопротивление воздуха или воды является единственной силой, тормозящей движение. Поэтому фюзеляжу и крыльям самолета, корпусу дирижабля и торпеды придают хорошо обтекаемую форму. В быстроходных наземных экипажах — автомобилях и скоростных поездах — лобовое сопротивление, обусловленное воздухом, хотя и не является единственным сопротивлением, но все же играет заметную роль. Для уменьшения лобового сопротивления этим экипажам также придается обтекаемая форма. [c.550] Сопротивление давления при неизменном характере обтекания тел растет пропорционально квадрату скорости потока. Зависимость эту можно объяснить следующим образом. Если, например, у обтекаемого тела есть острые кромки, то отрыв потока будет всегда происходить у этих кромок и, следовательно, характер обтекания не будет существенно изменяться при изменении скорости потока. Но в таком случае сопротивление давления зависит только от величин избытка давления перед обтекаемым телом и недостатка давления позади него. [c.550] Эти избыток и недостаток давлений обусловлены остановкой потока перед обтекаемым телом и отсасывающим действием потока позади тела. Но при неизменном характере течения изменения давления в потоке по уравнению Бернулли пропорциональны pv , где V —скорость потока, ар — его плотность, и поэтому сопротивление давления оказывается пропорциональным ри . [c.550] Сопротивление трения более сложным образом зависит от скорости потока, но тоже растет с увеличением скорости. [c.550] Торпеда (самодвижущаяся мина) движется под водой, и поэтому к ней применимы выводы, касающиеся тел, обтекаемых однородным потоком. В случае движения надводных судов картина осложняется явлениями на поверхности воды. [c.550] Вернуться к основной статье