Ir-reżistenza tal-fluss hija problema wiesgħa. Il-konsum tal-fjuwil ta 'karozza b'veloċità għolja ġej prinċipalment mir-reżistenza tal-arja aktar milli mir-reżistenza tal-frizzjoni tal-art. Ir-raġuni għaliex smog jista 'jiġi "sospiż" fl-arja hija wkoll dovuta għar-reżistenza tal-fluss. Dawn kollha juru l-importanza tar-reżistenza tal-arja.
01
Reżistenza differenzjali tal-pressjoni u reżistenza għall-frizzjoni
Mil-lat tal-forza, ir-reżistenza tal-oġġett hija l-azzjoni diretta tal-fluwidu fuq il-wiċċ tiegħu. Dak li huwa perpendikolari mal-wiċċ tal-oġġett huwa l-pressjoni tal-fluwidu, u r-reżistenza ġġenerata minnha tissejjaħ reżistenza tal-pressjoni differenzjali; dak li huwa parallel mal-wiċċ ta 'l-oġġett huwa l-forza viskuża ta' shear tal-fluwidu, u r-reżistenza ġġenerata minnha tissejjaħ reżistenza tal-frizzjoni. Apparti dawn iż-żewġ forzi, m'hemm l-ebda forza oħra. Għalhekk, ir-reżistenza totali ta 'oġġett hija l-forza riżultanti tar-reżistenza tad-differenza tal-pressjoni u r-reżistenza għall-frizzjoni. Ir-reżistenza tad-differenza tal-pressjoni hija relatata mill-qrib mal-forma tal-oġġett, u r-reżistenza tal-frizzjoni hija prinċipalment relatata mal-erja tal-wiċċ tal-oġġett.
Xi postijiet jgħidu li minbarra r-reżistenza għad-differenza tal-pressjoni u r-reżistenza għall-frizzjoni, hemm reżistenza indotta, reżistenza għall-mewġ ta 'xokk, eċċ., Li hija nuqqas ta' ftehim. Fil-fatt, kemm ir-reżistenza indotta kif ukoll ir-reżistenza tal-mewġ ta 'xokk jistgħu jiġu attribwiti għar-reżistenza tad-differenza fil-pressjoni u r-reżistenza għall-frizzjoni (prinċipalment ir-reżistenza għad-differenza fil-pressjoni).
02
reżistenza tal-forma reżistenza posterjuri
Ilu magħruf minn żminijiet antiki li l-oġġetti li jiċċaqilqu f'fluwidu se jesperjenzaw reżistenza, u r-reżistenza hija relatata mill-qrib mal-forma tal-oġġett. Iżda t-teorija oriġinali tal-mekkanika tal-fluwidu waslet għall-konklużjoni opposta. Ibbażat fuq il-liġijiet tal-moviment tal-fluwidu ta 'Euler u Bernoulli, jekk il-viskożità tal-fluwidu tiġi injorata, il-fluwidu mhux se jipproduċi reżistenza għal oġġetti ta' kwalunkwe forma li jiċċaqalqu fih.
Jidher li r-reżistenza hija kompletament ikkawżata mill-viskożità, iżda l-viskożità tal-arja hija żgħira ħafna, u r-reżistenza tal-frizzjoni prodotta minnha hija ħafna iżgħar mir-reżistenza aerodinamika mkejla fil-fatt. Din il-kontradizzjoni hija magħrufa fl-istorja bħala “il-Paradoss ta’ D’Alembert” għax ġiet proposta mill-matematiku Franċiż D’Alembert.
Kien biss Prandtl ippreżenta t-teorija tas-saff tal-konfini li n-nies verament indunaw l-essenza tar-reżistenza tal-fluss. Ir-reżistenza għad-differenza fil-pressjoni hija l-komponent ewlieni tar-reżistenza aerodinamika, filwaqt li għal oġġetti ġenerali, ir-reżistenza għad-differenza fil-pressjoni hija prinċipalment dovuta għas-separazzjoni tas-saff tal-konfini.
Nies bikrija (forsi ħafna nies jaħsbu hekk issa) ibbażati fuq xi tip ta '"sens komun", jemmnu li l-forma tal-parti ta' quddiem tal-oġġett tiddetermina d-daqs tar-reżistenza, u r-reżistenza tkun żgħira jekk il-parti ta 'quddiem tkun aktar qawwija . Bit-teorija tas-saff tal-konfini, huwa aktar importanti li tiskopri l-forma ta 'wara tal-oġġett. Minħabba li l-forma tad-dahar tal-oġġett tiddetermina fejn is-saff tal-konfini jifred u għalhekk id-distribuzzjoni tal-pressjoni fuq il-wiċċ tal-oġġett.
Il-ħut u l-għasafar komuni huma korpi ssimplifikati relattivament perfetti, b'irjus tondi u dnub bil-ponta.
03
Reżistenza tal-forma Reżistenza ta 'quddiem
Għalkemm il-forma ta 'wara tal-oġġett hija deċiżiva għall-ammont ta' drag, il-forma ta 'quddiem hija importanti wkoll. Pereżempju, jekk in-naħa ta 'quddiem tal-oġġett tkun kwadra, il-fluwidu se jissepara kmieni fil-kantunieri li jaqtgħu, u l-forma ddisinjata bir-reqqa ta' wara titlef it-tifsira tagħha. Għat-trakkijiet li bħalissa qed jaħdmu fuq l-awtostrada, l-ottimizzazzjoni tal-forma li nkisbet hija prinċipalment ikkonċentrata fuq il-parti ta 'quddiem, u l-parti ta' wara hija limitata mill-forma tal-kontenitur, għalhekk sar inqas xogħol. Għal oġġetti li jiċċaqalqu b'veloċità transonika, il-mewġa ta 'xokk se tiġġenera reżistenza addizzjonali, għalhekk il-parti ta' quddiem hija ddisinjata f'forma bil-ponta ħafna, sabiex l-angolu tal-koni tal-mewġa ta 'xokk ikun iżgħar biex titnaqqas ir-reżistenza.
04
Reżistenza tal-mewġ tax-xokk
Meta l-veloċità tal-fluss li tidħol toqrob jew taqbeż il-veloċità tal-ħoss, se jiġu ġġenerati mewġ ta 'xokk, li jġib reżistenza addizzjonali tal-mewġ ta' xokk. Essenzjalment, ir-reżistenza tal-mewġ ta 'xokk hija wkoll tip ta' reżistenza għad-differenza tal-pressjoni, li hija kkawżata minn rkupru ta 'pressjoni insuffiċjenti fin-nofs ta' wara tal-oġġett minħabba l-eżistenza ta 'mewġ ta' xokk. Meta wieħed jittraskura t-telf viskuż, meta ma jkunx hemm mewġa ta 'xokk, id-deċelerazzjoni tal-fluss tal-arja fit-tieni nofs tal-oġġett tikkorrispondi għal żieda fil-pressjoni Δp1; meta jkun hemm mewġa ta 'xokk, il-fluss ta' l-arja jitlef parzjalment parti mill-enerġija mekkanika meta jgħaddi mill-mewġa ta 'xokk, u ż-żieda fil-pressjoni Δp2 li tikkorrispondi għall-istess deċelerazzjoni hija se tkun iżgħar minn Δp1. Għalhekk, meta jkun hemm mewġa ta 'xokk, il-pressjoni fin-nofs ta' wara tal-oġġett hija ftit aktar baxxa, li hija s-sors tar-reżistenza tal-mewġa ta 'xokk. Li tagħmel it-tarf ta 'quddiem ta' l-oġġett li jaqtgħu jista 'jnaqqas l-angolu tal-koni ta' xokk, u b'hekk inaqqas it-telf ikkawżat mill-mewġa ta 'xokk, u jnaqqas ukoll ir-reżistenza tal-mewġa ta' xokk. Meta l-vapur jivvjaġġa fuq il-wiċċ tal-ilma, se jiġġenera mewġ tal-wiċċ u jkollu wkoll reżistenza tal-mewġ, għalhekk għandu jsir bil-ponta, filwaqt li s-sottomarin li jivvjaġġa taħt l-ilma huwa mqarreb.
L-użu ta 'telf ta' enerġija biex jispjega r-reżistenza tal-mewġ ta 'xokk mhuwiex dirett biżżejjed. Wara kollox, il-pressjoni u l-forza viskuża fuq il-wiċċ ta 'oġġett huma l-fatturi li jiddeterminaw direttament il-kobor tar-reżistenza. Sussegwentement, ir-reżistenza tal-mewġ ta 'xokk hija spjegata mill-bidla tal-pressjoni tal-wiċċ tal-oġġett.
05
Effett tal-forma u l-kwalità tal-wiċċ fuq id-drag
It-tnaqqis tar-reżistenza hija tema eterna tal-mekkanika tal-fluwidu. L-użu ta 'streamlines jista' effettivament inaqqas ir-reżistenza tal-pressjoni differenzjali, prinċipalment minħabba li m'hemm l-ebda separazzjoni ta 'saff tal-konfini fuq il-wiċċ ta' korp issimplifikat iddisinjat tajjeb, u b'hekk tnaqqas ir-reżistenza tal-pressjoni differenzjali.
Minbarra l-forma, il-ħruxija tal-wiċċ ta 'oġġett taffettwa wkoll it-tkaxkir. Ġeneralment, iktar ma jkun lixx il-wiċċ, iżgħar tkun ir-reżistenza tal-frizzjoni, iżda xi drabi l-wiċċ tal-oġġett ikun intenzjonalment mhux maħdum, sabiex is-saff tal-konfini jsir turbulenti biex jinibixxi s-separazzjoni, u b'hekk tnaqqas b'mod sinifikanti r-reżistenza differenzjali tal-pressjoni.
06
Agħti fil-qosor
Meta tanalizza r-reżistenza aerodinamika ta 'oġġett, il-vizzju tal-mekkanika tal-fluwidu huwa li taqsamha skond il-forma tal-forza. Ir-reżistenza kkawżata mill-pressjoni li taġixxi vertikalment fuq il-wiċċ tal-oġġett tissejjaħ reżistenza tal-pressjoni differenzjali, filwaqt li r-reżistenza kkawżata mill-forza tal-frizzjoni parallela mal-wiċċ tal-oġġett tissejjaħ reżistenza tal-frizzjoni. Peress li m'hemm l-ebda forza għajr dawn iż-żewġ forzi fuq il-wiċċ ta 'oġġett, kwalunkwe tip ta' reżistenza hija jew reżistenza għad-differenza tal-pressjoni jew reżistenza għall-frizzjoni, jew it-tnejn.
Ir-reżistenza tad-differenza tal-pressjoni kkawżata mis-separazzjoni tal-fluss u r-reżistenza tad-differenza tal-pressjoni kkawżata minn mewġa ta 'xokk huma l-akbar fatturi li jaffettwaw ir-reżistenza aerodinamika tal-oġġetti.
Oġġetti subsoniċi ta 'reżistenza baxxa għandhom irjus tondi u dnub bil-ponta, filwaqt li oġġetti supersoniċi ta' reżistenza baxxa għandhom truf bil-ponta.
