legea lui Bernoulli în aerodinamica
Ce legătură cu aviația este legea lui Bernoulli? Se pare că cea mai directă. Acesta vă poate ajuta să explice originea ascensorului de aripa aeronavei și a altor forțe aerodinamice.
Trebuie spus că, în acele zile aerodinamicitatea ca știință nu a existat. legea A Bernoulli descrie dependența vitezei de curgere a unei presiuni fluidului ideal. Dar, la începutul secolului al XX-lea au început să apară aeronave. Și acest lucru este în cazul în care legea lui Bernoulli sa dovedit a fi foarte la îndemână. La urma urmei, dacă luăm în considerare fluxul de aer ca un fluid incompresibil, această lege este valabilă și pentru fluxul de aer. Cu acesta, capabil să înțeleagă cum să ridice în aparat de zbor de aer mai greu decât aerul. Aceasta este cea mai importantă lege a aerodinamicii, deoarece stabilește o relație între debitul de aer și presiunea actuală din ea, care ajută să facă calcule ale forțelor care acționează asupra aeronavei.
legea lui Bernoulli - o consecință a legii de conservare a energiei pentru un flux constant de fluid ideală și incompresibil.
Aerodinamica de aer tratat ca un fluid incompresibil. adică, un astfel de mediu, a cărui densitate nu se schimba cu presiune. Un flux este considerat a fi staționare, în care particulele sunt deplasate de aceleași traiectorii de timp, care sunt numite raționalizează. În aceste fluxuri nu se formează vârtejuri.
Pentru a înțelege esența legii Bernoulli, familiarizat cu ecuația de continuitate a jetului.
ecuația continuității Jet
Dacă lichidul curge prin conductă având o secțiune transversală diferită, presiunea la diferite locuri ale conductei vor fi diferite.
Mintal separat în mai multe secțiuni de tuburi, desemnând-le zona S1 și S2. În consecință, V1 și V2 - rata de fluid curge prin aceste secțiuni.
Pe parcursul timpului, după volume secțiunea At scurge lichid, care va fi egală cu:
Din moment ce noi considerăm fluxul de incompresibil constant, în conformitate cu legea conservării masei prin orice secțiune transversală a tubului pentru aceeași perioadă de timp, trece aceeași cantitate de lichid. De aceea, ΔV1 = ΔV2.
Produsul din aria secțiunii transversale a fluxului este la viteza constantă. Această ecuație se numește o ecuație de continuitate jet.
Teorema lui Bernoulli
Combinând starea de continuitate a lichidului și legea de conservare a energiei, ecuația Bernoulli derivată conform căreia o creștere a presiunii în scade rata de curgere. și vice-versa.
Adică, viteza fluidului sunt invers proporționale cu aria secțiunii transversale. Și cu atât mai mare suprafața secțiunii transversale, cea mai mică viteza fluidului. care curge prin ea, și vice-versa.
Un astfel de fenomen vom vedea atunci când suntem în picioare pe malul râului și grijă de ea. La punctul cel mai îngust al vitezei canalului de curgere a apei este întotdeauna mai mare decât într-o largă.
Fluid din porțiunea largă în țeavă mai îngustă, este accelerat. Aceasta înseamnă că o forță acționează asupra acestuia de către fluidul din partea mai largă a tubului. De unde vine această putere provin de la? Pentru cauza țeavă orizontală a acestei forțe - diferența de presiuni în secțiunile largi și înguste ale conductei. Cea mai largă presiune parte este mai mare decât într-un îngust, cu mult sub viteza. Concluzia: „Atunci când presiunea fluidului în interiorul staționar mai mult în acele locuri în care există viteza de curgere mai puțin, și vice-versa“.
Ecuația lui Bernoulli este:
,
unde ρ - densitatea lichidului,
ν - debit,
h - înălțimea, pe care elementul lichid,
ɡ - accelerația gravitațională,
p - punct de presiune în spațiu, care este situat în centrul de masă al elementului fluid.
Primul termen al ecuației lui Bernoulli - energia cinetică a fluxului, sau presiunea dinamică. Se creează mișcarea de fluid sau gaz. În aviație, este, de asemenea, numit cap de viteză.
Al doilea termen - energie potențială, sau presiunea hidrostatică. Acesta este creat de greutatea coloanei de lichid sau gaz în înălțime h.
În fine, al treilea termen, P - este presiunea statică, care exercită asupra fiecare alte straturi adiacente de fluid sau gaz.
Suma tuturor termenii ecuației se numește presiunea totală.
Pentru tub dispus orizontal sau debit de aer orizontal, astfel ecuația Bernoulli este:
Se poate observa că mai mare viteza de curgere a fluidului (și aerodinamica - debitul de aer), cea mai mică presiune și invers.
efect Bernoulli poate fi văzut stând lângă șemineu. In timpul rafale puternice de vânt crește rata de curgere a aerului și presiunea scade. Presiunea aerului din cameră este mai mare. Și flăcările graba prin horn.
drept și aviație Bernoulli
Cu ajutorul acestei legi, este foarte simplu de explicat, deoarece există un lift pentru aeronava mai grele decât aerul.
În timpul zborului, aripa aeronavei, deoarece reduce fluxul de aer în două părți. O parte curge în jurul suprafeței superioare a aripii, iar cealaltă de jos. forma de aripă astfel încât firul superior trebuie să depășească o cale mai lungă pentru a se conecta cu fund la un moment dat. Deci, el se deplasează cu o viteză mai mare. Și dacă viteza este mai mare, atunci presiunea de pe suprafața superioară a aripii este mai mică decât în partea de jos. Din cauza diferenței dintre aceste presiuni, și există forța de ridicare a aripii.
In timpul unui set de altitudine aeronave mărește diferența de presiune, și, prin urmare, crește și de ridicare, permițând aeronava să urce.
face imediat rafinare care se aplică legile de mai sus, în cazul în care viteza fluxului de aer nu depășește viteza sunetului (340 m / s). Dupa ce ne-am uitat la aer ca un fluid incompresibil. Dar se pare că, la viteze de curgere a aerului viteza sunetului mai mare se comportă diferit. compresibilitate de aer nu mai poate fi neglijată. Aerul în aceste condiții, ca orice gaz încearcă să se extindă și să ocupe un volum mai mare. Există diferențe considerabile de valuri de presiune sau de șoc. Și fluxul de aer nu este redus, ci dimpotrivă, se extinde. Rezolva problema de mișcare a fluxurilor de aer la viteze apropiate sau mai mari decât viteza sunetului, angajate în dinamica gazelor. Ea a apărut ca o continuare a aerodinamica.
Folosind legi aerodinamice, aerodinamica teoretică permite să facă calcule ale forțelor aerodinamice care acționează asupra aeronavei. Și acuratețea acestor calcule este verificată, testarea modelului construit pe instalații experimentale speciale, care sunt numite tunelul de vânt. Aceste setări permit magnitudinea forțelor măsurate prin dispozitive speciale.
Studiu in continuare a forțelor care acționează asupra modelului aerodinamic folosind măsurătorile viteza vântului pentru a studia distribuția valorilor densității și temperaturii aerului care curge în jurul modelului.