Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Феномен динамики жидкости – физическое явление.
Fluid dynamics phenomenon
the physical phenomenon
Слипстрим – это область позади движущегося объекта, в которой след жидкости (обычно воздуха или воды) движется со скоростями, сравнимыми со скоростью самого объекта, относительно окружающей жидкости, в которой он движется. Термин "слипстрим" также применяется к аналогичной области, прилегающей к объекту, обтекаемому жидкостью. Эффект "слипстрима" или "драфтинга" достигается благодаря относительному движению жидкости в слипстриме.
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.
Обзор
Слипстрим, созданный турбулентным потоком, имеет немного более низкое давление, чем давление окружающей жидкости вокруг объекта. При ламинарном потоке давление за объектом выше, чем в окружающей жидкости. Форма объекта определяет силу этого эффекта. В целом, чем более аэродинамичен объект, тем меньше и слабее его слипстрим. Например, плоская передняя часть (относительно движения объекта) будет сталкиваться с частицами среды с большей частотой, передавая больше импульса от объекта жидкости, чем более обтекаемый объект. Обтекаемый профиль, подобный пуле, вызывает меньше турбулентности и создает более ламинарный поток. Заостренная задняя часть позволяет частицам среды легче и быстрее соединяться, чем обрубленная задняя часть. Это уменьшает эффект пониженного давления в слипстриме, но также увеличивает сопротивление трения (в инженерных конструкциях необходимо находить баланс между этими эффектами).
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).
Слипстриминг
Термин "слипстриминг" описывает движение объекта в потоке воздуха, создаваемом другим объектом (чаще всего это объекты, движущиеся в воздухе, хотя не обязательно летящие). Если объект движется за другим объектом с той же скоростью, заднему объекту потребуется меньше энергии для поддержания скорости, чем при движении самостоятельно. Этот прием, также называемый "следование в потоке", может использоваться велосипедистами. Движение в потоке воздуха за другим транспортным средством, или "следование", позволяет значительно повысить топливную экономичность за счет снижения аэродинамического сопротивления. Распространенным примером являются конвои грузовиков, движущиеся по шоссе в одну колонну, состоящую из нескольких машин. Испытания показали, что это позволяет существенно экономить топливо. Автогонщики также используют "следование" для экономии топлива, чтобы получить конкурентное преимущество за счет уменьшения частоты пит-стопов или, чаще, для достижения более высокой скорости перед обгоном. Например, водитель, обгоняющий лидера, следует за ним вплотную, используя поток воздуха, что позволяет ему набрать большую скорость, чем у лидирующего автомобиля. Связанный эффект, используемый для увеличения подъемной силы, а не снижения сопротивления, – это использование вихрей, или "вихревой серфинг", для летающих объектов. Расположенные в форме клина (V-образная формация) или "стаи" перелетные птицы (особенно гуси) позволяют птицам (за исключением лидера) использовать вихревой серфинг, чтобы воспользоваться вихрями, создаваемыми другими птицами. Другие птицы (например, бакланы), которые обычно летают плотной формацией даже на короткие расстояния, вероятно, также используют этот эффект. Для самолетов тестировались устройства на законцовках крыльев, снижающие индуктивное сопротивление, вызванное концевыми вихрями, что потенциально может сэкономить 10–29% топлива.
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.
Спиральный поток
Спиральный след, также известный как пропваши, вихревой след или спиральный поток, — это спиралевидный поток воздуха, образующийся позади вращающегося воздушного винта самолета. Наиболее заметным следствием образования спирального следа является тенденция к отклонению носа влево на малой скорости и полной мощности (в самолетах с тянущим винтом, расположенным по центральной оси, с винтом, вращающимся по часовой стрелке). Этот эффект вызван воздействием потока на хвостовое оперение самолета: поток заставляет воздух вращаться вокруг продольной оси самолета, и этот воздушный поток оказывает силу на хвостовое оперение, толкая его вправо. Для компенсации этого на некоторых самолетах передняя кромка киля (вертикального стабилизатора) слегка смещена от продольной оси, чтобы создать противодействующую силу, нейтрализующую воздействие потока, хотя и только на определенной (обычно крейсерской) скорости. Примером является истребитель Hawker Hurricane времен Второй мировой войны. Вихревой след от винта увеличивает подъемную силу за счет повышения скорости воздушного потока над частью крыла. Он также снижает минимальную скорость сваливания самолета, придавая энергию потоку воздуха над крылом.
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.