ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Силы при произвольном движении тела из "Введение в задачу о движении тела в сопротивляющей среде " Рассмотрим две своего рода предельные ситуации в плоско-парал -лельном движении тела, характеризующиеся различным расположением его мгновенного центра С скоростей. [c.17] О1евидно, это наиболее подходящие условия для применения круговой модели воздействия среды на тело. [c.18] Вращение . Предположим теперь, что центр С скоростей расположен внутри линии / а в случае вырождения ее в точку - вблизи нее так, что , СА С. Теперь скорости, по крайней мере, некоторых точек области превосходят скорость потока в эквивалентном эксперименте. Будем называть такое движение вращением тела в потоке. [c.18] Существенное изменение состо5 в том, что боковая сила Р меняет свою феноменологическую основу. Тот ее вариант, который описан в п. 1 , связан с асимметрией потока, которая вносится асимметрией формы тела. Поскольку тело при вращении меняет свою ориентацию относительно потока, то можно было бы ожидать, что вклад такой силы за несколько оборотов осреднится и станет практически нулевым. [c.18] На самом деле такого осреднения не происходит. При достаточно большой угловой скорости вращения тела поток среды, так сказать, не успевает согласовываться с мгновенной ориентацией тела. Передняя часть тела (вьшесенная навстречу потоку среды) своим постоянным движением поперек основного потока создает в нем вторичный поток в направлении воего движения. А уже этот вторичный поток создает боковую силу Р (в частности при взаимодействии с задней частью тела). [c.18] Боковая сила подобного типа возникает и на гладких телах круглого сечения (в отличие от подъемной силы в трактовке п. 1.3). Искажение потока в этом случав вызывается вязкостью еды. [c.18] Очевидно, что направление боковой силы Р при вращении тела определяется направлением этого вращения. [c.18] Проявление этой силы сказывается в поведении вращающегося шарика для настольного тенниса, в траектории футбольного мяча при резанном ударе и т.д. [c.18] Эффекты боковой силы наблюдались давно (в частности, о них упоминал еще Ньютон в одной из своих работ). Первая попытка объяснения принадлежит Магнусу и относится к 1853 году. С тех пор эта сила носит название силы Магнуса. [c.18] Задачу построения модели сил воздействия потока на тело попытаемся снова свести к задаче аэростатики. Поскольку теперь, очевидно, система сил имеет пространственный характ , то сначала опишем рые свойства воздействия стационарного потока среды на неподвижное тело. [c.18] Описать пример поверхности /, для какой-нибудь конкретной сложной формы тела не представляется возможный т.к. имеющейся в литературе информации для этого явно недостаточно. [c.19] По-видимому, аналогичным свойством обладает и поворот тела вокруг оси потока. [c.19] Если же тело совершает вращение ( Q относительно велика) вокруг оси X то кроме пары с моментом у возникают дополнительные силы типа сил Магнуса (аналогично и при вращении вокруг оси потока). Одним из признаков этих сил служит появление составляющей, ортогональной плоскости угла атаки. Все, что обладает таким признаком, называется в литературе эффектом Магнуса. Это - одно из интереснейших явлений в аэродинамике полета твердых тел. К сожалению эффекты Малнуса все еще остаются довольно слабо систематизированными. [c.19] Главная трудность экспериментального изучения состоит в необходимости работы с подвижными моделями. Предварительный теоретический анализ может облегчить постановку целенаправленных экспериментов. [c.19] Разберем здесь случай такого движения тела, при котором центр давления тела (или поверхность центров давлений) расположен вдали от оси винта. [c.19] Эквивалентное движение тела, закрепленного в точке А и помещенного в поток среды со скоростью -, имеет характер поворота. [c.19] Это позволяет сформировать схему воздействия среды на движущееся тело, пользуясь представлением об аналогичном действии стационарного потока, описанном в 3. [c.19] Любопытно отметить, что принятая упрощенная схема принудительного закрепления на теле центра давления /4 в некоторых ситуациях достаточно хорошо отражает свойства реальных тел. Например, проводились специальные эксперименты по определению центров давления куполов парашютов. При этом отмечалось, что полностью раскрытый или, как говорят, наполненный воздухом парашют ведет себя, как вполне твердое тело (т.е. деформации его купола малы). Обнаружено, что для некоторых типов парашютов центр давления занимает постоянное положение относительно купола в достаточно широком диапазоне условий обтекания. [c.20] Известнб, что при некоторых сочетаниях скоростей потока среды и формы неподвижных тел поток перестает быть стационарным. Поле скоростей частиц среды в точках некоторой области, охватывающей тело, испытывает изменения во времени. [c.20] Понятно, что при обсуждавшемся в п.4.1 случае быстрого вращения тела движение среды, вообще говоря, также было нестационарным, однако характерные времена пульсации скорости имели порядок времени одного оборота тела. [c.20] Вернуться к основной статье