Қозғалмалы денелердің артындағы ағын және оның пайдасы
Slipstream
Ауа немесе су ағынында қозғалған дененің артындағы ағын – жылдамдықтары шамалас аймақ. Түрбулентті ағында қысым төмендейді, ламинарлы ағында жоғарылайды.
Ағылшыншамен салыстырыңыз: абзацты басыңыз — түпнұсқа терезеде ашылады. Абзац астындағы EN түймесі оны мәтін ішінде көрсетеді.
Мазмұны
Кіріспе
Сұйықтық динамикасы құбылысы – физикалық құбылыс.
Fluid dynamics phenomenon
the physical phenomenon
Слипстрим – қозғалатын нысанның артындағы аймақ, онда сұйықтық (әдетте ауа немесе су) нысанның қозғалысына шамалас жылдамдықпен қозғалады, нысан қозғалатын ортаның сұйықтығына қатысты. Слипстрим термині нысанның айналасында сұйықтық ағыны бар ұқсас аймаққа да қолданылады. "Слипстрим" немесе "драфтинг" сұйықтықтың слипстримдегі салыстырмалы қозғалысының арқасында жұмыс істейді.
A slipstream is a region behind a moving object in which a wake of fluid (typically air or water) is moving at velocities comparable to that of the moving object, relative to the ambient fluid through which the object is moving. The term slipstream also applies to the similar region adjacent to an object with a fluid moving around it. "Slipstreaming" or "drafting" works because of the relative motion of the fluid in the slipstream.
Шолу
Турбулентті ағыннан туындаған артық қысым аймағының қысымы, нысанның айналасындағы қоршаған ортадан сәл төмен болады. Ағын ламинарлық болған жағдайда, нысанның артындағы қысым қоршаған ортадан жоғары болады. Нысанның пішіні осы әсердің күшін анықтайды. Жалпы алғанда, нысан қаншалықты аэродинамикалық болса, оның артық қысым аймағы соншалықты кішкентай және әлсіз болады. Мысалы, нысанның қозғалысына қатысты тікбұрышты алдыңғы бөлігі ортаның бөлшектерімен жоғары жылдамдықпен соқтығысып, нысаннан сұйыққа көбірек импульс береді, бұл аэродинамикалық нысанға қарағанда. Оқ тәрізді пішін аз турбуленттілік тудырып, ламинарлық ағынды жасайды. Тейленген артқы бөлік ортаның бөлшектерінің қысқартылған артқы бөлікке қарағанда оңай және жылдам қосылуына мүмкіндік береді. Бұл артық қысым аймағындағы төмен қысым әсерін азайтады, бірақ терінің үйкелісін де арттырады (инженерлік жобаларда осы әсерлердің арасалмақтылығын сақтау қажет).
A slipstream created by turbulent flow has a slightly lower pressure than the ambient fluid around the object. When the flow is laminar, the pressure behind the object is higher than the surrounding fluid. The shape of an object determines how strong the effect is. In general, the more aerodynamic an object is, the smaller and weaker its slipstream will be. For example, a box like front (relative to the object's motion) will collide with the medium's particles at a high rate, transferring more momentum from the object to the fluid than a more aerodynamic object. A bullet like profile will cause less turbulence and create a more laminar flow. A tapered rear will permit the particles of the medium to rejoin more easily and quickly than a truncated rear. This reduces lower pressure effect in the slipstream, but also increases skin friction (in engineering designs, these effects must be balanced).
Слипстрим
"Слипстриминг" термині басқа нысанның соңындағы ағысында қозғалатын нысанды сипаттайды (көбінесе ауада қозғалатын, бірақ міндетті түрде ұшпайтын нысандар). Егер бір нысан басқа нысанның артынан, бірдей жылдамдықпен қозғалса, арттағы нысанға өздігінен қозғалғанға қарағанда жылдамдығын сақтау үшін аз күш қажет болады. Бұл техниканы, сондай-ақ "драфтинг" деп те атайды, велосипедшілер де пайдалана алады. Басқа автокөліктің соңындағы ағысында қозғалу, яғни "драфтинг", атмосфералық кедергінің төмендеуіне байланысты отын тиімділігін айтарлықтай арттыруға мүмкіндік береді. Көлік колонналары – бұл бірнеше көлік құралынан тұратын, қатар тізілген көліктердің кең таралған мысалы. Тестілер көрсеткендей, мұның арқасында отынның айтарлықтай үнемделуіне қол жеткізіледі. Автожарыс жүргізушілері де отынды үнемдеу үшін драфтингті пайдаланады, бұл отын толықтыру жиілігін азайту арқылы бәсекелестік артықшылыққа ие болуға немесе, көбінесе, басқа жүргізушіден озу үшін жылдамдықты арттыруға мүмкіндік береді. Мысалы, егер жүргізуші алдыңғы жүргізушіден озуды қаласа, ол алдыңғы жүргізушінің артына жақындасады, сонда арттағы жүргізушіге соқтығысқан ағыс жылдамдық беру арқылы көлікті алдыңғыдан да жылдам қозғалуына мүмкіндік береді. Ауадағы нысандардың кедергісін емес, көтерілуін арттыру үшін қолданылатын ұқсас эффект – вихрь серфингі. Көптеген көшпенді құстардың (әсіресе қаздардың) ұшатын кеңейтілген формациялары (V формациясы) немесе "тізбектер" құстарға (әрине, алдыңғы құс емес) бір-бірінің вихрьтерін пайдалану үшін вихрь серфингін қолдануға мүмкіндік береді. Тіпті қысқа сапарларда да, әдетте жақын формацияда ұшатын басқа құстар (мысалы, баклан) да осы эффектті пайдаланады. Қанат ұштарындағы вихрьтердің тудырған кедергісін азайту үшін қанат ұштарындағы құрылғыларды ұшақтарда сынап көрді, бұл отынды 10-29% үнемдеуге мүмкіндік береді.
The term "slipstreaming" describes an object travelling inside the slipstream of another object (most often objects moving through the air though not necessarily flying). If an object is following another object, moving at the same speed, the rear object will require less power to maintain its speed than if it were moving independently. This technique, also called drafting can be used by bicyclists. Following in the slipstream of another motor vehicle, or "drafting", allows for significantly improved fuel efficiency due to reduced atmospheric drag. Truck convoys are a common example, travelling highways in a single file queue several vehicles long. In tests, this has been shown to produce significant fuel savings. Auto racing drivers also draft in order to conserve fuel, the better to gain competitive advantage by reducing the frequency of fuel stops or, more often, to reach a higher speed before pulling out to attempt to overtake another driver for example, a driver tries to overtake the leading driver so he follows the rear of the leading driver, the rear driver will gain slipstream causing the whole vehicle to gain more speed than the leading driver. A related effect used for lift rather than drag reduction is vortex surfing for airborne objects. The extended formations (V formation) or "skeins" in which many migratory birds (especially geese) fly enable the birds (except, of course, the bird at the front) to use vortex surfing to take advantage of one another's vortices. Other birds (for example cormorants) that typically fly in close formation, even on short journeys, are probably also exploiting this effect. Using wingtip devices to reduce induced drag caused by wingtip vortices has been tested for aircraft, and could save 10%–29% fuel.
Спиральды ағын
Спиральды ағын, сондай-ақ пропеллер ағыны, проп-ағыны немесе спиральды сырғанау ағыны деп те аталады, бұл ұшақтағы айналмалы пропеллердің артында пайда болатын спираль тәрізді ағын. Спиральды ағынның пайда болуынан туындайтын ең байқалатын әсер – төмен жылдамдықпен және толық қуатпен ұшу кезінде мұрынның сол жаққа қарай бұрылуға бейімділігі (сағат тілімен айналатын пропеллерлі орталық сызықты ұшақтарда). Бұл әсер ұшақтың вертикальды қанатына (күйрық қанатына) әсер ететін ағынмен байланысты: ағын ұшақтың бойлық осі бойынша ауаны айналдырады, ал бұл ауа ағыны вертикальды қанатқа күш түсіріп, оны оңға қарай итереді. Бұған қарсы тұру үшін кейбір ұшақтардың вертикальды қанатының алдыңғы бөлігі орталық сызықтан сәл ығыстырылған, осылайша ағынның күшіне қарсы әрекет ететін күш қамтамасыз етіледі, бірақ бұл әсер тек бір жылдамдықпен (әдетте крейсерлік жылдамдықпен) байқалады, мысалы, Екінші дүниежүзілік соғысының Hawker Hurricane истребителі. Пропеллер ағыны қанаттың бір бөлігіндегі ауа жылдамдығын арттыру арқылы көтерілуді арттырады. Сондай-ақ, қанат үстіндегі ағынды күшейту арқылы ұшақтың тоқтау жылдамдығын төмендетеді.
Spiral slipstream, also known as propwash, prop wash, or spiraling slipstream, is a spiral shaped slipstream formed behind a rotating propeller on an aircraft. The most noticeable effect resulting from the formation of a spiral slipstream is the tendency to yaw nose left at low speed and full throttle (in centerline tractor aircraft with a clockwise rotating propeller.) This effect is caused by the slipstream acting upon the tail fin of the aircraft: The slipstream causes the air to rotate around the longitudinal axis of the aircraft, and this air flow exerts a force on the tail fin, pushing it to the right. To counteract this, some aircraft have the front of the fin (vertical stabilizer) slightly offset from the centreline so as to provide an opposing force that cancels out the one produced by the slipstream, albeit only at one particular (usually cruising) speed, an example being the Hawker Hurricane fighter from World War II. Propeller slipstream causes increased lift by increasing the airspeed over part of the wings. It also reduces the stall speed of the aircraft by energizing the flow over the wings.