Подковообразный вихрь - Horseshoe vortex

Подковообразный вихрь, вызванный (чисто теоретическим) равномерным распределением подъемной силы по крылу самолета.
Любое изменение в распределении подъемной силы приводит к появлению нового вихря, согласно теория подъемных линий
Реалистичное распределение подъемной силы вызывает исчезновение сложной завихренности позади самолета.

В подковообразный вихрь модель представляет собой упрощенное представление вихрь система крыло. В этой модели крыло завихренность моделируется связанным вихрем постоянной обращение, путешествующие с крылом, и два ведомых концевые вихри, поэтому имеет форму, отдаленно напоминающую подкова.[1][2] А стартовый вихрь проливается, когда крыло начинает двигаться через жидкость, которая рассеивается под действием вязкость,[3] как и вихри, тянущиеся далеко позади самолета.

В конце кончик крыла вихри ответственны за составляющую промывка что создает индуцированное сопротивление.[4]

Модель подковообразного вихря нереалистична, поскольку предполагает однородность обращение (а значит, согласно Теорема Кутты – Жуковского., равномерный подъем) на всех участках размах крыльев. В более реалистичной модели теория подъемных линий, сила вихря изменяется по размаху крыльев, и потеря вихревой силы сбрасывается в виде вихря. простынь по всей задней кромке, а не в виде единого следа на концах крыла.[5] Тем не менее, более простая модель подковообразного вихря, используемая с уменьшенным эффективным размахом крыльев, но такой же циркуляцией в средней плоскости, обеспечивает адекватную модель потоков, индуцируемых далеко от самолета.

Период, термин подковообразный вихрь также используется в ветроэнергетика для описания потока, создаваемого сильным ветром вокруг основания высокого здания. Этот эффект усиливается наличием малоэтажного дома с подветренной стороны. Этот эффект изучался в Институте строительных исследований Великобритании в период с 1963 по 1973 год.[6] Причина этого эффекта описана в современных учебниках ветроэнергетики.[7]

В гидродинамике форма подковообразного вихря образуется вокруг обрывистых тел в текущей воде, например, вокруг опор моста.[8] Они могут вызвать вымывание грунта как выше, так и ниже по потоку от пирса.[нужна цитата ]

В природе подковообразный вихрь может вызвать подковообразное облако формировать.[9]

Примечания

  1. ^ Милликен, Кларк Б., Аэродинамика самолета, Рисунок 1.35
  2. ^ Маккормик, Барнс В., Аэродинамика, воздухоплавание и механика полета, Глава 3
  3. ^ "Сарай Вихрь". НАСА Исследовательский центр Гленна. Получено 11 апреля, 2015.
  4. ^ Маккормик, Барнс В., Аэродинамика, воздухоплавание и механика полета, Глава 4
  5. ^ Маккормик, Барнс В., Аэродинамика, воздухоплавание и механика полета, Рисунок 4.21
  6. ^ Penwarden, AD. Мудрый, AFE. Окружающая среда ветра вокруг зданий, обложка иллюстрации
  7. ^ Кук, штат Нью-Джерси. Пособие конструктора по ветровому нагружению строительных конструкций, часть 1, рисунок 8.7
  8. ^ Даргахи, Биджан (1989). «Поле турбулентного обтекания кругового цилиндра». Эксперименты с жидкостями. 8: 1–12. Дои:10.1007 / BF00203058.
  9. ^ «Невероятно редкое« подковообразное облако »было замечено в Неваде, и создатели мемов были заняты этим». Independent.ie. 12 марта 2018 г.. Получено 12 марта 2018.

Рекомендации

  • Андерсон, Джон Д. (2007), Основы аэродинамики, Раздел 5.3 (4-е изд.), McGraw-Hill, New York NY. ISBN  978-0-07-295046-5
  • Л. Дж. Клэнси (1975), Аэродинамика, Раздел 8.10, Pitman Publishing Limited, Лондон ISBN  0-273-01120-0
  • Кук, штат Нью-Джерси (1985), Пособие проектировщика по ветровому нагружению строительных конструкций. Часть 1., Баттервортс, Лондон ISBN  0-408-00870-9
  • Маккормик, Барнс В. (1979), Аэродинамика, воздухоплавание и механика полета, John Wiley & Sons, Inc. Нью-Йорк ISBN  0-471-03032-5
  • Милликен, Кларк Б. (1941), Аэродинамика самолета, Раздел 1-6 John Wiley and Sons, Inc., Нью-Йорк
  • Пенварден, A.D., Мудрый, A.F.E., (1975) Ветровая среда вокруг зданий, HMSO, Лондон ISBN  0-11-670533-7.
  • Пирси, N.A.V. (1944), Элементарная аэродинамика, Статья 213, The English Universities Press Ltd., Лондон.
  • Фон Мизес, Ричард (1959), Теория полета, Глава IX - раздел 4, Dover Publications, Inc., Нью-Йорк ISBN  0-486-60541-8

Смотрите также