Одной из важнейших задач аэро- и гидродинамики является исследование движения твердых тел в газе и жидкости, в частности изучение тех сил, с которыми среда действует на движущееся тело. а проблема приобрела особенно большое значение в связи с бурным развитием авиации и увеличением скорости движения морских судов. На тело, движущееся в жидкости или газе, действуют две силы (равнодействующую их обозначим ), одна из которых ( ) направлена в сторону, противоположную движению тела (в сторону потока),- лобовое сопротивление, а вторая ( ) перпендикулярна этому направлению - подъемная сила (рис.6.9). Если тело симметрично и его ось симметрии совпадает с направлением скорости, то на него действует только лобовое сопротивление, подъемная же сила в этом случае равна нулю. Можно доказать, что в идеальной жидкости равномерное движение происходит без лобового сопротивления. Если рассмотреть движение цилиндра в такой жидкости, то картина линий тока симметрична как относительно горизонтального, так и относительно вертикального направлений, т. е. результирующая сила давления на поверхность цилиндра будет равна нулю. Иначе обстоит дело при движении тел в вязкой жидкости (особенно при увеличении скорости обтекания). Вследствие вязкости среды в области, прилегающей к поверхности тела, образуется пограничный слой частиц, движущихся с меньшими скоростями. В результате тормозящего действия этого слоя возникает вращение частиц и движение жидкости в пограничном слое становится вихревым. Если тело не имеет обтекаемой формы (нет плавно утончающейся хвостовой части), то пограничный слой жидкости отрывается от поверхности тела. За телом возникает течение жидкости (газа), направленное противоположно набегающему потоку. Оторвавшийся по граничный слой, следуя за этим течением, образует вихри, вращающиеся в противоположные стороны (рис.6.10). Лобовое сопротивление зависит от формы тела и его положения относительно потока, что учитывается безразмерным коэффициентом сопротивления Сx, определяемым экспериментально: Rx = Cx S, (6.15) где ρ- плотность среды; υ - скорость движения тела; S - наибольшее поперечное сечение тела. Составляющую Rx можно значительно уменьшить, подобрав тело такой формы, которая не способствует образованию завихрения. Подъемная сила может быть определена формулой, аналогичной (6.15): Ry = Cy S, (6.16) где Су - безразмерный коэффициент подъемной силы.
Ви переглядаєте статтю (реферат): «Движение тел в жидкостях и газах» з дисципліни «Курс лекцій з загальної фізики, орієнтований на будівельні спеціальності»
