Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove
JoVE Science Education
Mechanical Engineering

A subscription to JoVE is required to view this content.
You will only be able to see the first 20 seconds.

ציפה וגרירה על גופים שקועים
 
Click here for the English version

ציפה וגרירה על גופים שקועים

Overview

מקור: אלכסנדר ס. רטנר וסנג'אי אדהיקארי; המחלקה להנדסה מכנית וגרעינית, אוניברסיטת מדינת פנסילבניה, פארק האוניברסיטאות, PA

חפצים, כלי רכב ואורגניזמים השקועים במדיומים זורמים חווים כוחות מהנוזל שמסביב בצורה של ציפה- כוח אנכי כלפי מעלה עקב משקל נוזל, גרירה- כוח התנגדותי מול כיוון התנועה, והרמה- כוח מאונך לכיוון התנועה. חיזוי ואפיון של כוחות אלה חיוניים להנדסת כלי רכב ולהבנת תנועת השחייה והאורגניזמים המעופפים.

בניסוי זה, מאזן הציפה, המשקל והגרירה של כוחות על גופים שקועים ייחקר על ידי מעקב אחר מהירות העלייה של בועות אוויר וטיפות שמן במדיום גליצרין. מקדמי הגרירה המתקבלים במהירויות עליית מסוף יושוו לערכים תיאורטיים.

Principles

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

כאשר גוף עולה במדיום נוזלי, הוא חווה את הכוחות החיצוניים של כוח המשיכה, הציפה וגרירת הנוזלים. הכוח מכוח הכבידה הוא משקל (W), ופועל כלפי מטה עם גודל W = מ"ג (m הוא המסה של הגוף, ו g הוא התאוצה הכבידתית, 9.8 מ 's-2).

כוח הציפה (Fb) פועל כלפי מעלה, מנוגד לכוח המשיכה. הלחץ עולה עם עומק במדיום נוזלי בשל המשקל הגדול יותר של נוזל מעל נקודות עמוקות יותר במדיום. לפיכך, כוח הלחץ הפועל כלפי מעלה בתחתית הגוף השקוע גדול מכוח הלחץ הפועל כלפי מטה בחלק העליון של הגוף, וכתוצאה מכך כוח הציפה כלפי מעלה. גודל כוח הציפה הוא Fb = ρfVg, שבו ρf הוא הצפיפות של מדיום הנוזל שמסביב ו- V הוא נפח הגוף השקוע. זה שווה למשקל של נוזל שנעקר על ידי הגוף השקוע.

כאשר גוף נע דרך מדיום נוזלי, הוא חווה התנגדות חיכוך מהנוזל, הנקרא גרור. כוח הגרירה (FD) פועל מול כיוון התנועה, ותלוי בצורה ובגודל של הגוף, במהירותו ובמאפייני הנוזל. באופן כללי, ניתן לעצב כוח גרירה כ:

Equation 1 (1)

כאן, U הוא המהירות של הגוף השקוע ו- A הוא אזור הפנים של הגוף (אזור מוקרן בכיוון התנועה). CD הוא מקדם גרירה, אשר תלוי בצורת הגוף ומספר ריינולדס שלה - מידה של הגודל היחסי של כוחות נוזל אינרציאליים וצמיגים על הגוף. כאן, Equation 2 שבו D הוא סולם אורך רלוונטי עבור הגוף (קוטר עבור כדורים וצילינדרים) Equation 3 והוא צמיגות נוזלים.

בניסוי זה, בועות אוויר וטיפות שמן יוזרקו לאמבט גליצרין צמיגות גבוהה, ויעלו אל פני השטח החופשיים. דיאגרמת גוף חופשית על בועה/טיפה (איור 1) העולה במהירות המסוף (לא מאיצה) מעניקה את איזון הכוח האנכי: FB-W-FD = 0. החלפת תוצאות קודמות, ובהנחה שבועה כדורית (נפח V = (1/6)πD3, אזור פנים A = (1/4)πD2) מניבה את התוצאה הבאה (Eqn. 2). הנה, Equation 4 הוא הצפיפות של הנוזל בתוך הבועה / טיפה.

Equation 5 (2)

בניסוי זה, מקדם הגרירה Equation 6 ( ) עבור כדורים יימדד בהתבסס על מהירות העלייה של בועות ולטירות בגודל שונה. נתונים אלה יושוו לתוצאה התיאורטית של [1,2] עבור מספרי ריינולדס נמוכים ( Equation 7 ).

Equation 8 (3)

Figure 1
איור 1: כפה איזון על בועת הגז העולה או טיפת הנפט

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Procedure

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

1. ייצור מקטע מבחן הזרקת גז (ראה סכמטי ותמונה, איור 2)

  1. לקדוח חור בתחתית מיכל פלסטיק גבוה ושטוח מוקף חומה. התקן מחיצה דרך הקיר המתאימה דרך החור הזה. התקן התאמת הפחתה לחיבור דחיסת צינור ~ 3.2 מ"מ בשקע התאמת המחיצה. זו תהיה יציאת הזרקת הבועה/טיפה.
  2. הכנס אורך קצר (כ-1 ס"מ) של כבל גומי רך בקוטר 3.2 מ"מ בחיבור הדחיסה, והידק את האגוז המתאים. באמצעות סיכת תפירה, לנקב חור דק דרך כבל הגומי. זה יהיה השסתום להזרקת בועות / טיפות לתוך מיכל הנוזל.
  3. ממלאים את המיכל בגליצרין עד לרמה של כ-25 ס"מ. יוצקים את הגליצרין לאט כמו סרט במורד הקיר בצד המיכל כדי לעזור להפחית את entrainment בועה במיכל. המתן ~ 2 שעות כדי לאפשר בועות גדולות יותר לעלות מתוך המיכל.
  4. התקן מצלמת וידאו על חצובה הפונה למיכל, כאשר החלק העליון של הנוזל מוצג. התקן אור בהיר בצד השני של המיכל, מול המצלמה (תאורה אחורית). הכנס גיליון מפזר בין האור והמכל כדי להבטיח תאורה אחידה.

2. ביצוע ניסויים

  1. הכנס סרגל או אובייקט שטוח בגודל ידוע למיכל הגליצרין, מעל יציאת ההזרקה, מול המצלמה. הקלט וידאו קצר של האובייקט. זה ישמש סולם כדי למפות מגודל בועה ב- px ומהירות עלייה ב- px s-1 עד m ו- m s-1, בהתאמה.
  2. שימוש במזרק עם מחט דקה(למשל,20 מד). הזרק בועות גז בגדלים שונים דרך שסתום הגומי לתוך הנוזל. השתמש במצלמה כדי להקליט קטעי וידאו של הבועות עולות דרך הנוזל.
  3. ערבבו צבעי מאכל על בסיס שמן עם שמן צמחי סויה (או שמן צמחי אחר בעל צמיגות נמוכה). באמצעות המזרק, להזריק טיפות שמן צבעוני בגדלים שונים לתוך מיכל גליצרין. הקלט קטעי וידאו של טיפות עולות.

3. ניתוח

  1. באמצעות תוכנה כגון נגן המדיה VLC, יצא תמונות מהווידאו של הסרגל (שלב 2.1). בתוכנה לעריכת תמונות, מדוד את מרחק הפיקסלים לאורך ידוע של ההתקן. לאחר מכן ניתן לקבוע את גורם שינוי קנה המידה של האורך Equation 9 כ- , כאשר Lm הוא האורך הפיזי של האובייקט במטרים ו- Lpx הוא אורך האובייקט בפיקסלים בתמונה.
  2. עבור כל סרטון מהירות עליית בועה או טיפה, חלץ תמונות תמונה מ כאשר הבועות/טיפות נכנסות ויוצאות מחלון תצוגת המצלמה. מדוד את הקטרים הבועה/טיפה (אופקית) בתוכנה לעריכת תמונה (Dpx). מדוד את מהירויות העלייה הממוצעות (Upx) כהבדל בתנוחות האף הבועה/טיפה חלקי זמני וידאו שחלפו בין תמונות תמונה ראשוניות וסופיות. המר ערכי פיקסלים אלה לערכים פיזיים כ: D = sDpx ו- U = sUpx.
  3. להעריך מספרי בועה ו טיפה ריינולדס ( Equation 2 ) ולגרור מקדמים (Eqn. 2). התווה ערכים אלה והשווה לתוצאות תיאורטיות של Eqn. 3. תכונות נוזל בטמפרטורת החדר (22°C) הן:
    • גליצרין: ρf = 1300 ק"ג מ'-3, μf = 3.7 ק"ג מ'-1 s-1
    • אוויר: ρb = 1.19 ק"ג מ'-3
    • שמן סויה: ρb = 920 ק"ג מ'-3

Figure 2
איור 2: (א) צילום סכמטי ו-(ב) של מתקן ניסוי.

ציפה וגרירה הם שני כוחות המתעוררים בדרך כלל כאשר שוקלים את התנועה של אובייקט באמצעות נוזל. החיזוי והאפיון של כוחות אלה חיוניים לפתרון בעיות מכניות רבות, כגון כלי רכב הנדסיים, או הבנת תנועת השחייה והטיסות האורגניזמים. כפי שהאינטואיציה שלך עשויה לרמוז, כוח הציפה פועל אנכית כלפי מעלה על האובייקט בניגוד ישיר לכוח המשיכה. כמו כן, כוח הגרירה נוטה להאט אובייקט כלפי מטה ביחס לנוזל שמסביב, הפועל בניגוד לתנועה היחסית של האובייקט. בסרטון זה, שני כוחות אלה ייבדקו בפירוט רב יותר כדי להראות כיצד הם מתעוררים וכיצד לקבוע את גודלם. השפעתם על בועות קטנות ולטפות העולות בנוזל תודגים לאחר מכן על ידי ניסוי לפני שיסיימו בדיון על יישומים אחרים.

בתור התחלה, בואו נסתכל מקרוב על ציפה. כאשר אובייקט שקוע לחלוטין בנוזל, גודלו של כוח הציפה הוא פשוט תוצר של צפיפות הנוזלים שמסביב, נפח האובייקט והאצה עקב כוח המשיכה. זה שווה ערך למשקל הנוזל שנעקר על ידי האובייקט, כפי שקבע עקרון ארכימדס. כמובן, כוח הכבידה, שהוא הצפיפות הממוצעת של האובייקט כפול נפחו ותאוצתו עקב כוח המשיכה, עדיין מושך כלפי מטה בניגוד לכוח הציפה. אז, אם הצפיפות הממוצעת של האובייקט שווה לצפיפות הנוזל, סכום כוחות הציפה והכבידה יהיה שווה לאפס, והאובייקט יהיה ציפה נייטרלית. כמו כן, אם האובייקט צפוף יותר, הוא ישקע, ואם הוא פחות צפוף, הוא יצוף. עם זאת, ברגע שהאובייקט יתחיל לנוע, הוא ייתקל בכוח אחר, גרור. גרירה נובעת מהתנגדות חיכוך הנגרמת על ידי תנועת האובייקט דרך הנוזל, ופועלת נגד כיוון התנועה כפי שצוין על ידי וקטור המהירות "U". חישוב גודלו של כוח הגרירה הוא מסובך יותר, אך באופן כללי, ניתן לדגמן אותו כ- 1/2 את תוצר צפיפות הנוזלים, את האזור המוקרן של הגוף ואת כיוון התנועה, את מקדם הגרירה ואת המהירות היחסית בריבוע. מקדם הגרירה לוכד את ההשפעה של צורת האובייקט ומכיוון שהוא תלוי במספר ריינולדס, לוקח בחשבון גם את הגודל היחסי של כוחות נוזל אינרציאליים וצמיגים על הגוף. מספר ריינולדס נקבע על ידי הכפלת המהירות היחסית וסולם האורך האופייני של האובייקט, לפי היחס בין צפיפות הנוזלים והצמיגות, אך באופן כללי, אין משוואה פשוטה למקדם הגרירה, ויש לקבוע אותה אמפירית או מספרית. עכשיו, קחו בחשבון את כל שלושת הכוחות האלה הפועלים על עצם כדורי בנוזל צפוף. כוח הציפה יתמודד עם כוח הכבידה, ויאיץ את העצם כלפי מעלה. אבל ככל שהמהירות עולה, כך גם הגרירה. בסופו של דבר, העצם יגיע למהירות קבועה, הנקראת מהירות המסוף, שבה כל שלושת הכוחות נמצאים באיזון. אם צפיפות הנוזל וקוטר המסה ומהירות המסוף של כדור זה ידועים, ניתן לחשב את מקדם הגרירה. עכשיו, בואו נבחן את העקרונות האלה על ידי מדידת מקדם הגרירה של בועות אוויר קטנות בטיפות שמן שעולות בגליצרין, והשוואת התוצאות לתיאוריה. עבור בועות טיפות מספר ריינולדס נמוך, מקדם הגרירה צריך להיות 16 חלקי מספר ריינולדס.

כדי לבצע בדיקות אלה, תצטרך מיכל נוזלי ברור עם יציאת הזרקה. בצע את ההוראות בטקסט כדי להרכיב את הטנק. כאשר בניית המיכל הושלמה, הגדר אותו כך יציאת ההזרקה נגישה בקלות, ואת למלא אותו עם גליצרין לעומק של כ 25 ס"מ על ידי לשפוך לאט סרט על הקיר הפנימי. טכניקה זו תסייע להפחית את ההכשרה בועה במיכל. חלק מהגזים באופן בלתי נמנע יוכשרו ויזדקקו לזמן כדי לצאת מהגליצרין, אז השתמשו הפעם כדי להתקין את המצלמה ואת התאורה האחורית. הצמיד את המצלמה חצובה, מול המיכל ישר וגבוה מספיק כי החלק העליון של הנוזל הוא בתצוגה. מול המצלמה, הרכב מקור אור בהיר, ובמידת הצורך, הכנס גיליון מפזר בין האור למיכל כדי להשיג תאורה אחידה יותר. כעת, הכנס בזהירות סרגל אנכית לתוך הגליצרין מעל יציאת ההזרקה, כאשר הסימונים פונים למצלמה. התאם את שדה הראייה לגובה אנכי של כ- 150 מ"מ, ואת המוקד של המצלמה בסימונים. הקלט וידאו קצר של הסרגל לכיול ולאחר מכן לחלץ אותו בזהירות מן הטנק. אל תתאים את מיקום או שדה הראייה של המצלמה למשך שארית הניסוי או שהכיול לא יהיה חוקי. לבסוף, להכין שני מזרקים עם מחטים דקות. המזרק הראשון יכיל רק אוויר, אך ימלא את השני בתערובת של שמן צמחי צמיגות נמוכה וצבע מזון על בסיס שמן. כעת אתה מוכן לבצע את הניסוי. השתמש במזרק הראשון כדי להזריק בועת אוויר, ולהקליט אותו עם המצלמה כפי שהוא עולה. חזור על תהליך זה 10 עד 15 פעמים, ועם מגוון גדלי בועה. עכשיו, לחזור על ההליך עם שמן צבעוני ולרשום 10 עד 15 טיפות בגודל משתנה.

העבר את כל קבצי הווידאו מהמצלמה למחשב עם תוכנה המסוגלת לייצא מסגרות בודדות מהסרטונים כתמונות. פתח תחילה את סרטון הכיול של הסרגל וייצוא מסגרת אחת. השתמש בתמונה זו כדי לקבוע את גורם קנה המידה במונחים של מטר לפיקסל. לאחר שיש לך את גורם קנה המידה, אתה יכול לעבד את שאר הסרטונים. יצא מסגרת אחת עם הבועה או הטיפה ליד תחתית התצוגה ומדוד את הקוטר האופקי בפיקסלים. לאחר מכן, מדוד את המרחק האנכי בפיקסלים מראש התמונה לקצה העליון של הבועה או הטיפה. לבסוף, הקלט את חותמת הזמן עבור מסגרת זו. עכשיו, לייצא מסגרת שנייה עם הבועה או טיפה ליד החלק העליון של הנוף, אבל עדיין לחלוטין בתוך גליצרין. שוב, מדוד את הקוטר האופקי, את המרחק האנכי ואת חותמת הזמן. כעת יש לך שני קטרים אופקיים ומיקומים אנכיים המתאימים לשני זמני המדידה. קח את הממוצע של מדידות הקוטר ולאחר מכן השתמש בגורם קנה המידה כדי להמיר ערך זה מפיקסלים למטרים. עכשיו, קח את ההבדל בגובה האנכי בין שתי המסגרות. השתמש שוב בגורם קנה המידה כדי להמיר מרחק זה מפיקסלים למטרים. הזמן שנדרש כדי לעלות מרחק זה נמצא על ידי לקיחת ההבדל בין חותמות זמן עבור שתי המסגרות. כעת, כאשר השינויים במיקום ובזמן ידועים, מהירות המסוף נקבעת בקלות על ידי לקיחת היחס בין השניים. השתמש בתוצאות אלה כדי לחשב את מקדם הגרירה עם המשוואה שנגזרה קודם לכן. חפש ערכים שפורסמו עבור צפיפות הנוזלים והאצה עקב כוח המשיכה. נזכיר כי הטיפול התיאורטי חוזה קשר בין מקדם הגרירה למספר ריינולדס. חשב את מספר ריינולדס באמצעות המדידות שלך ואת הערכים שפורסמו עבור הצפיפות והצמיגות של גליצרין. נשתמש בתוצאה זו בקרוב כדי להשוות את המדידות לתיאוריה, אך לשם השוואה משמעותית, אי הוודאות למדידה חייבת להיות ידועה גם כן. להפיץ את אי הוודאות שלך כמתואר בטקסט כדי לקבוע את אי הוודאות הסופית במקדם הגרירה ואת מספר ריינולדס. לאחר שתסיים לנתח את כל הסרטונים, תסתכל על התוצאות.

ראשית, השווה את קטעי הווידאו מבועות אוויר בגדלים שונים. בקשקשים אלה של מהירות ואורך נמוכים אלה, כוחות מתח פני השטח החזקים גורמים לבועות כמעט כדוריות, אך הבועות הקטנות יותר עולות במהירויות נמוכות יותר בשל כוחות גרירה חזקים יחסית. הבועות הגדולות ביותר מתקרבות למספר ריינולדס של שניים וכתוצאה מכך זנבות שטוחים במקצת באזור האשכבה. עכשיו, להשוות את קטעי וידאו של גדלים שונים של טיפות שמן. כמו בבועות, הטיפות נשארות כמעט כדוריות, והטיפות הקטנות יותר עולות במהירויות נמוכות יותר בגלל כוחות גרירה חזקים יותר. טיפות השמן הגדולות ביותר מתקרבות רק למספר ריינולדס של 0.2 עם זאת בשל משקלן הגדול יותר, והן יוצרות צורות מעט קורעות, ככל הנראה בשל האינרציה הגבוהה של השמן המסתובב בתוך הטיפות. לבסוף, plop מקדם גרירה נמדד כפונקציה של מספר ריינולדס עבור בועות טיפות, ולהשוות את זה לתחזית התיאורטית. בסך הכל, הסכמה קרובה ואיכותית נצפתה עם התיאוריה עם ערכי מקדם גרירה מדודים ביותר התואמים בתוך אי ודאות ניסיונית.

ציפה וגרירה הם כוחות המשפיעים על מגוון עצום של תהליכים תעשייתיים ומערכות מכניות. כורי מים רותחים, BWRs, הם סוג של גנרטור קיטור בתחנות כוח גרעיניות. בכורים אלה, חבילות אנכיות של מוטות דלק רדיואקטיביים מחממות כלפי מעלה מים בלחץ גבוה כדי לייצר קיטור. וידאו זה מראה ניסוי מוקטן של זרימת גז נוזלי לאורך צילינדרים שקופים המייצגים את מוטות הדלק. מושגים כגון ציפה וגרירה חייבים להיחשב כדי לחזות את ההתנהגות של זרימה דו פאזית במכלולי דלק אלה ולהבטיח פעולה בטוחה. אם בועות גז אינן מוסרות מהר מספיק על ידי ציפה וזרימת נוזלים, משטחי מוטות הדלק יכולים להתייבש, מה שמוביל לחימום יתר וכישלון. כלי רכב כגון מכוניות, מטוסים וסירות חווים כוחות גרירה משמעותיים. לדוגמה, במהירויות כביש סדאן טיפוסית עשויה לדרוש כוחות סוס או 30 קילוואט, רק כדי להתגבר על התנגדות אווירודינמית. תכנון זהיר של צורת הרכב ומסלולי פליטת הצריכה יכול לשלוט בזרימת האוויר סביב הרכב ולהפחית את הגרירה. ובכך, הגברת היעילות.

הרגע צפית בהקדמה של ג'וב לציפה ודראג. כעת עליכם להבין כיצד ומתי כוחות אלה מתעוררים וכיצד הם יכולים להשפיע על תנועת העצמים בנוזל. ראית כיצד לחשב כוחות אלה בהתבסס על תכונות פיזיות ושיטה לקביעת מקדם הגרירה של אובייקט על-ידי מדידת מהירות המסוף שלו. תודה שצפיתם.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Results

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

סדרה של בועות אוויר עולות ולטפות שמן בקטרים שונים מוצגים בתאנה 3. הבועות והטיפה הקטנות עולות במהירויות נמוכות יותר בשל כוחות גרירה חזקים יחסית. בקשקשים אלה במהירות נמוכה ואורך, כוחות מתח פני השטח חזקים לגרום בועות כדוריות כמעט טיפות. הבועות הגדולות ביותר מתקרבות ל- Re ~ 2, וכתוצאה מכך זנבות שטוחים במקצת באזור האשכבה. טיפות הנפט הגדולות ביותר מתקרבות רק ל- Re ~ 0.2 בשל משקלן הגדול יותר. הטיפות הגדולות יוצרות צורות מעט קורעות, ככל הנראה בשל האינרציה הגבוהה (צפיפות) של השמן המסתובב בתוך הטיפות. לעומת זאת, לאוויר בצפיפות נמוכה בבועות הגז יש אינרציה זניחה.

מקדמי גרירה מדודים (Eqn. 2) משווים לערכים תיאורטיים עבור בועות אוויר ולטפות שמן (Eqn. 3) בתאנה 4. המקורות המשמעותיים ביותר של אי ודאות במחקר זה נובעים מערך הצמיגות הגליצרין, המשתנה בחדות עם הטמפרטורה, ואת הקטרים של הבועות / טיפות הקטנות ביותר. כאן, התפשטות אי ודאות מבוצעת בהנחה ± 0.2 ק"ג מ'-1 s-1 עבור צמיגות גליצרין (מתאים ~ ±1° C) ו ±1.5 מ"מ עבור קוטר בועה (~ 3 px). בסך הכל, הסכמה קרובה ואיכותית נצפתה בתיאוריה בתמונה 4, כאשר רוב ערכי ה- CD הנמדדים תואמים לתוצאות תיאורטיות בתוך אי הוודאות הניסיונית.

Figure 3
איור 3: סדרת תמונות של בועות גז עולות ולטפות נפט בקוטרים שונים

Figure 4
איור 4: מקדמי גרירה מדודים ומספר ריינולדס לעלייה בבועות ובטיפות בהשוואה למודל התיאורטי (Eqn. 3).

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

Applications and Summary

or Start trial to access full content. Learn more about your institution’s access to JoVE content here

ניסוי זה הדגים את מדידת מקדם הגרירה לבועות טיפות עולות במדיום נוזלי. מקדמי גרירה נקבעו על ידי התחשבות במשקל, ציפה וכוחות גרירה. התוצאות הושוו למודל תיאורטי עבור Bubble / droplet CD במספרי ריינולדס נמוכים. תוצאות אלה עשויות להיות ישימות ישירות לתכנון של חום תעשייתי וחילופי המונים, כגון גנרטורים קיטור בתחנות כוח. במחוללי קיטור, יש להסיר בועות אדים מהאזור המחומם על ידי ציפה או זרימת נוזלים כדי לאפשר לנוזל טרי להגיע לאלמנטי החימום. בכורים כימיים, בועות גז מוזרקות לעתים קרובות כדי לשפר את הערבוב. לכן יש צורך באפיון תנועת בועה באמצעות נוזל כדי ליידע את תכנון המערכת.

כלי רכב כגון מכוניות, מטוסים וסירות חווים כוחות משמעותיים מדראג. לדוגמה, במהירויות כביש, סדאן טיפוסית עשויה לדרוש ~ 40 כוחות סוס רק כדי להתגבר על התנגדות אווירודינמית. תכנון זהיר של צורת הרכב ומסלולי צריכה/פליטה יכול לשלוט בזרימת האוויר סביב הרכב ולהפחית את הגרירה. בסירות, צוללות ובלוני אוויר חם/ספינות אוויר, כוח הציפה מאזן את משקל הרכב ויש לשקול אותו היטב. על ידי יישום העקרונות שהוצגו כאן, אנו יכולים לחזות משקל, ציפה, וכוחות גרירה במערכות הנדסיות.

בעת ניתוח הזרימות המשפיעות על עצמים קטנים או מעוותים, כגון בועות ולטיפות, לעתים קרובות יש צורך למדוד בעקיפין להרים ולגרור כוחות בהתבסס על מהירות האובייקט. בעת ניתוח עצמים גדולים יותר, כגון כנפי מטוס או גופי מכוניות, ניתן להרכיב דגמים בקנה מידה על בדיחות כוח קבוע במנהרות רוח, ולהיות כפופים לזרימות חיצוניות. במקרים כאלה ניתן למדוד ישירות כוחות גרירה (והרמה) (אקנ' 1). מהנדסים מיישמים מידע כזה כדי לייעל את צורות כלי הרכב לגרירה מופחתת ולהבטיח שהמנועים יספקו מספיק כוח כדי להתגבר על עמידות בנוזלים.

Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.

References

  1. J.S. Hadamard, Motion of liquid drops (viscous), Comp. Rend. Acad. Sci. Paris. 154 (1911) 1735-1755.
  2. W. Rybczynski, On the translatory motion of a fluid sphere in a viscous medium, Bull. Acad. Sci., Cracow, Ser. A. (1911) 40.

Transcript

Please note that all translations are automatically generated.

Click here for the English version.

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter