0 просмотренных постов скрыто
Ан-72
Самолет на котором реализован эффект Коанда
Интересное видео про этот самый эффект
Показать полностью
1
Почему занавеска в душе хочет к вам прилипнуть
31-летний профессор машиностроения Дэвид Шмидт из Университета Массачусетса в Амхерсте в 2001 году получил Шнобелевскую премию за то, что на софте за 28 000 долларов для моделирования потоков жидкостей просчитал модель, частично объясняющую, почему занавеска хочет прилипнуть к вам в душе. (Публикация в Scientific American )
Дэвид Шмидт исследовал способы точной имитации брызг и распыления (spray). Обычно они использовали эти симуляции распыления, чтобы помочь разработать лучшие дизельные и авиационные двигатели. Однако тот же анализ в равной степени применим и к душевой кабине в ванной. В конце концов, душ — это просто большая струя брызг.
В своей симуляции Дэвид Шмидт учел эффекты дробления капель, модель также учитывала деформацию (distortion) капель, которая существенно влияет на аэродинамическое сопротивление.
Все предыдущие объяснения были теоретические: от эффекта Бернулли (Bernoulli effect) до теории плавучести (buoyancy effect).
Гипотеза эффекта Бернулли
Самым популярным объяснением эффекта занавески для душа является принцип Бернулли. Принцип Бернулли гласит, что увеличение скорости приводит к снижению давления. Эта теория предполагает, что вода, вытекающая из насадки для душа, заставляет воздух, через который движется вода, течь в том же направлении, что и вода. Это движение будет параллельно плоскости занавески для душа. Согласно принципу Бернулли, если воздух движется по внутренней поверхности занавески для душа, давление воздуха там упадет. Это приведет к перепаду давления между внутренним и внешним пространством, что приведет к перемещению занавески внутрь. Эффект будет наиболее сильным, когда зазор между человеком и занавеской будет наименьшим, в результате чего занавеска будет прилипать к человеку.
Но эффект Бернулли основан на соотношении давления и ускорения и не учитывает наличия капель. И, по расчетам лауреата Шнобелевской премии, этот эффект не отвечает за прогиб занавески в душе.
Гипотеза плавучести
Также называемый эффектом дымохода или эффектом стека/тяги, подразумевает, что теплый воздух (из горячего душа) поднимается над занавеской душа, когда более прохладный воздух (около пола) проталкивается под занавеску, заменяя поднимающийся воздух. Если придвинуть занавеску к струе, вихрь (ближнего действия) и эффекты Коанда становятся более значительными. Однако эффект занавески для душа сохраняется при использовании холодной воды, что означает, что это не может быть единственным действующим механизмом.
Теория плавучести предполагает, что горячий душ вызывает повышение температуры воздуха в душе, уменьшая его плотность. В этом случае давление на душевой стороне занавески будет ниже, чем давление снаружи на той же высоте от пола, что приведет к смещению занавески в сторону более низкого давления. Проблема с этим объяснением состоит в том, что занавеска так же будет втягиваться внутрь к холодному душу.
Эффект Коанда
Эффект Коанда, также известный как «прикрепление пограничного слоя», представляет собой тенденцию движущейся жидкости прилипать к соседней стене.
Гипотеза горизонтального вихря
Для расчета Дэвид Шмидт нарисовал модель типичного душа и разделил зону душа на 50 000 крохотных ячеек. Ванна, душ, карниз и комната за пределами душа также были включены. Шмидт запускал программу Fluent в течение двух недель на своем домашнем компьютере по вечерам и по выходным (когда его жена не использовала компьютер). За это время ему удалось смоделировать 30 секунд потока брызг.
Компьютерное моделирование показало, что брызги образуют горизонтальный вихрь. Этот вихрь имеет в центре зону низкого давления, которая всасывает завесу. Эта область низкого давления притягивает занавеску. Вихрь вращается вокруг оси, перпендикулярной занавеске. Это немного похоже на пылевой смерчик, но в отличие от смерча, этот вихрь не гаснет, потому что он постоянно подпитывается потоком капель.
Капли воды в ливне показаны цветом по величине скорости. На занавеске для душа обозначены заполненные контуры давления.
Векторы скорости показывают движение воздуха в душе. Помимо движения, вызванного лобовым сопротивлением, вблизи ливня имеется большая картина рециркуляции над ним.
Показанный здесь прогиб душевой занавески (не в масштабе) был рассчитан с использованием баланса сил.
Тяга достаточно слабая, поэтому если напор воды небольшой, или душ недостаточно распыляет поток на капли, или занавеска тяжелая, то засасывание не заметно.
Профессор Шмидт непреклонен в том, что это исследование было сделано «для развлечения» в свободное время без использования грантов.
P.S.
Мое личное десятилетнее наблюдение за «эффектом душевой занавески» показало, что широкая «лейка» вызывает бомбическую тягу, а от температуры воды тяга не меняется.
Автор: Алексей JetHackers Стаценко
Показать полностью
8
1
Немножко физики
Эффект Коанда — физическое явление, названное в честь румынского учёного Анри Коандэ. Коандэ в 1932 году обнаружил, что струя жидкости, вытекающая из сопла, стремится отклониться по направлению к стенке и при определенных условиях прилипает к ней. Это объясняется тем, что боковая стенка препятствует свободному поступлению воздуха с одной стороны струи, создавая вихрь в зоне пониженного давления.
Применение эффекта Коанда в гоночных машинах
Прежде чем говорить о применении данного эффекта, давайте с ним познакомимся.
Эффект Коа́нда — физическое явление, открытое румынским учёным Анри Коандэ.
В 1910 году молодой румынский авиатор Анри Коанда (Коандэ) испытывал свой самолет - первый в мире реактивный самолет с мотокомпрессорным двигателем - в Исси-ли-Мулино под Парижем.
Самолет Coandă 1910:
Чтобы пламя из расположенных по бокам реактивных сопл не подожгло фанерный фюзеляж, изобретатель установил металлические отражатели. Но когда самолет начал разбег, Коанда с изумлением увидел: щитки, вместо того, чтобы отражать пламя, наоборот, присасывают его к фюзеляжу. Сделанное в столь необычных условиях открытие едва не стало причиной аварии. Однако Коанда хотел подробнее изучить данное явление.
Он отправился к известному аэродинамику фон Карману, который сразу оценил важность открытия. Эффект заключается в том, что струя жидкости или газа прилипает к поверхности твердого тела. Искусно подбирая форму этой поверхности, можно изменить направление струи и даже повернуть её в обратную сторону.
Коанда установил, что изгибаемая воздушная струя присасывает (тянет за собой) воздух из окружающей среды. Он измерил давление в разных точках обтекаемой поверхности, и оказалось, что оно ниже атмосферного. Выходит, что атмосферное давление, давящее на противоположную стенку поверхности, создает силу, способную перемещать аппарат.
Наглядный пример эффекта Коанда:
Или же в данном посте: http://pikabu.ru/story/yeffekt_koanda_4048902
Теперь перейдем к применению.
В машинах Формулы-1 эффект Коанда применяется во всех частях машины: от носового обтекателя до боковых понтонов и задней части машины. Но обо всем по порядку.
1. S-воздуховод в носовом обтекателе
Прародительницей множества S-образных воздуховодов, применяемых сейчас, можно назвать Ferrari F2008.
Базовый принцип прост: воздушный поток, проходящий под носовым обтекателем, перенаправляется наверх через специальные отверстия на стыке "носа" с передним фланцем шасси.
Выгода здесь двойная: улучшается аэродинамическая эффективность в нижней части машины, а выходящий сверху воздух благодаря эффекту Коанда протекает вдоль изгиба передней верхней части машины.
Он увлекает проходящие в этой области потоки, не давая им срываться и уходить выше. Это тоже позитивно сказывается на показателях аэродинамики.
В 2009-м правила скорректировали – и "серые" зоны, допускавшие использование S-образных воздуховодов первого поколения, были закрыты.
Борьба продолжилась в 2012-м. Mercedes применила хитрую двойную DRS, перенаправлявшую воздух от заднего антикрыла к переднему. FIA в ответ уточнила, что любые "проколы" в носовой части машины могут быть предназначены лишь для охлаждения кокпита. Причем, находиться они должны не дальше, чем в 150 мм впереди оси передних колес.
Но эти условия не помешали еще ряду команд – в их числе Sauber, Red Bull, McLaren и Force India – обзавестись в последние годы собственными воздуховодами.
S-воздуховод на Sauber C31 2012 года:
На представленной выше иллюстрации впускное отверстие располагается точно на 150-миллиметровой отметке, а канал имеет изогнутую форму, похожую на латинскую S (отсюда и его название), чтобы вывести воздух в нужной точке.
На первых тестах 2016-го многие отметили, что у Mercedes и Toro Rosso впускные отверстия значительно смещены вперед – с точки зрения аэродинамики такое решение является куда более предпочтительным.
S-воздуховод на Toro Rosso STR11 2016 года:
Разумеется, в теории это есть прямой выход за очерченные правилами границы. Вот и на этот раз грамотно сделанные углубления в форме ложки позволяют трактовать такое решение как единый элемент без отверстия: при взгляде перпендикулярно к поверхности она выглядит цельной, а прокол, уходящий в бок, формально ничего не нарушает.
Кроме того, Mercedes и Toro Rosso разместили входные отверстия в той области обтекателя, где нет ничего другого – это позволило спрямить путь воздушного потока внутри машины.
S-воздуховод на Mercedes W07 2016 года:
2. Выхлопная система болидов 2012 года
В данном случае струя горячего отработанного воздуха направляется в "нужное" место в задней части болида, используя эффект Коанда, который помогает направить воздух вниз и вдоль стенок диффузора, невзирая на то, что выхлопные газы выходят под углом вверх.
Red Bull RB8:
McLaren MP4-27:
На данный момент в регламенте 2016 года использование эффекта Коанда для отвода выхлопных газов запрещено, и выхлоп выглядит так:
Про маленькие трубки по бокам расскажу возможно в другой раз :) А пока идем дальше.
3. Форма боковых понтонов
Ну и, на мой взгляд, самое очевидное использование - боковые понтоны. Сама их каплевидная форма направлена на минимизацию аэродинамического сопротивления и позволяет лучше работать с потоками воздуха в задней части машины.
Необычная форма понтонов была у McLaren MP4-26 2011 года:
А это McLaren MP4-28 2013 года. На фотографии наглядно показано направление воздушного потока: понтон "присасывает" потоки воздуха и направляет их на заднюю подвеску. Это позволяет увеличить прижимную силу в задней части машины.
Показать полностью
11
Эффект Коанда
Физическое явление, названное в честь румынского учёного Анри Коандэ. Коандэ в 1932 году обнаружил, что струя жидкости, вытекающая из сопла, стремится отклониться по направлению к стенке и при определенных условиях прилипает к ней. Это объясняется тем, что боковая стенка препятствует свободному поступлению воздуха с одной стороны струи, создавая вихрь в зоне пониженного давления.