Насколько эффект Бернулли влияет на подъемную силу?

С эффектом Бернулли проблем нет, только с тем, как его понимают и объясняют. Обычно это объясняют ошибками, вроде необходимости асимметричного аэродинамического профиля и равного времени обтекания сверху и снизу, не говоря уже о необходимости отклонения направления воздушного потока.

Вот лучшее светоматематическое объяснение, которое я когда-либо видел . Также изучите этот раздел , который непосредственно отвечает на ваш вопрос.

РЕДАКТИРОВАТЬ: легко найти неправильные изображения, например:

в отличие от правильного, подобного этому (из ссылки выше):

Итак, ответ на ваш вопрос: вся подъемная сила зависит от принципа Бернулли, потому что скорость и давление находятся в компромиссе, но физику нужно правильно понимать.

Иногда можно встретить утверждения типа «некоторая часть подъемной силы обусловлена ​​принципом Бернулли, а часть — законами Ньютона», но это неверный способ думать об этом. Дело в том, что 100% подъемной силы можно объяснить. по законам Ньютона и 100% можно объяснить уравнением Бернулли Оба подхода объясняют 100% подъемной силы.

Проблема в том, что популярные объяснения, использующие принцип Бернулли, обычно превращают вещи в собачий завтрак, поэтому я понимаю, почему вы считаете это объяснение «ошибочным» — обычно так оно и есть. Однако при правильном применении уравнение Бернулли можно использовать для прогнозирования подъемной силы на 100%.

Сильно упрощая, классическая аэродинамика рассчитывает подъемную силу примерно так:

• запишите дифференциальные уравнения, выражающие сохранение импульса, сохранение энергии и сохранение массы.
• решить эти дифференциальные уравнения и применить граничные условия, чтобы получить решение
• решение представляет собой векторное поле, представляющее скорость и направление воздушного потока в каждой точке пространства
• Забудьте о направлении и просто используйте величину вектора — это и есть скорость
• Теперь, когда вы знаете скорость везде, используйте уравнение Бернулли, чтобы заменить скорость давлением.
• интегрируйте давление на поверхность аэродинамического профиля, чтобы получить подъемную силу.

Если все сделано правильно, это число составляет 100% подъемной силы. Итак, принцип Бернулли отвечает за 100% подъемной силы. Дело в том, что почти вся физика находится на первом шаге, а остальное — это куча запутанной математики, а затем вычислительный трюк в конце, чтобы использовать уравнение Бернулли для преобразования скорости в давление. Этот трюк (ошибочно) приводит некоторых к мысли, что уравнение Бернулли каким-то образом «объясняет» физику, но без контекста остальных шагов оно не имеет большого смысла.

Если вы посмотрите на общий контекст, то увидите, что уравнение Бернулли — это небольшая и относительно незначительная часть общей теории. Но при правильном применении он предсказывает 100% подъемную силу.

Я считаю само собой разумеющимся, что подъемная сила может создаваться крылом без какой-либо разницы в форме верха или низа крыла. В конце концов, планеры из бальсового дерева (или те, которые приводятся в движение резиновой лентой) прекрасно летают с совершенно плоскими крыльями. Если вы посмотрите на такой самолет, то увидите, что крыло установлено под углом относительно продольной оси фюзеляжа: крыло наклонено вверх спереди относительно задней части. При нормальном полете относительный ветер ударяет в нижнюю часть крыла и толкает его вверх (закон Ньютона). Кривизна верхней поверхности ветра улучшает подъемную силу за счет эффекта Бернулли. (Но из того, что Майк Данлави говорит выше, это не обязательно для работы эффекта Бернулли.) Я понял, что другим фактором, создающим подъемную силу в крыле, является «эффект тарана». вызванный ветром, ударяющим по нижней части крыла из-за небольшого положительного угла атаки, которое крыло имеет в горизонтальном (крейсерском) полете. Теперь самолеты могут летать перевернутыми, но поскольку фиксированный угол атаки крыла и так называемый эффект Бернулли (или что-то в этом роде) теперь действуют в сочетании с гравитацией, притягивая самолет к земле, пилот должен лететь с преувеличенно вытянутым носом. положение для поддержания горизонтального полета. Это позволяет ветру ударять по верхней поверхности крыла (помните, что самолет перевернут) с достаточной силой, чтобы компенсировать эти факторы. Этот дополнительный эффект тарана удерживает самолет в полете в перевернутом положении. Я думаю, что М. Данлави мог бы включить то, что я называю эффектом барана, в свою интерпретацию правильного объяснения, использующего эффект Бернулли. Если да, то у меня с этим проблем нет.

Я не могу точно сказать, насколько эффект Бернулли влияет на подъемную силу, но это не так много. Выгнутые крылья и амбарные двери летят в перевернутом виде. Увеличение скорости воздуха такое же, как и увеличенное отношение расстояния. недостаточно для создания большой подъемной силы. Крыло пытается создать кольцевой вихрь. Этому препятствуют, потому что крен вокруг задней кромки, называемый «стартовым вихрем», сбрасывается перед взлетом. Это оставляет на виде сверху вихрь в форме подковы, состоящий из «связанного вихря» и двух концевых вихрей. Напрягите свой ум здесь! «Связанный вихрь» — это не конвекция, это диффузия. Это молекулярный удар по эффекту, который движется со скоростью звука вокруг крыла вперед внизу и в направлении потока сверху и скатывается вокруг концов. Некоторое количество воздуха следует за диффузией вокруг наконечников, и это конвекция. Давление над крылом не уменьшается из-за ускоренного воздуха. Сначала давление уменьшается за счет связанного вихря, который затем ускоряет воздух. Крыло - насос. Воздух с высоты 18 футов над Cessna 172 ускоряется вниз со скоростью 5 тонн в секунду при нормальном полете. Вот как участвует Ньютон.. За каждое действие..... Прежде чем отвечать загляните в учебник по аэродинамике. См. также www.newfluidtechnology.com.au «Эффект Коанда и подъемная сила».

Я вижу так много людей, пытающихся получить это и все еще делающих некоторые ошибки. Майк Данлави и Пол Таунсенд многое сделали правильно, но все же упустили кое-что очень важное, что полностью сводит на нет все это.

Первый:

Принцип Бернулли и уравнение - две совершенно разные вещи, пожалуйста, перестаньте их смешивать. Вы должны понимать, что Принцип/Теорема/Следствие Бернулли ничего не вызывает и не объясняет в науке.

Принцип Бернулли лишь указывает на обратную зависимость между давлением и скоростью - в особой (и очень ограниченной) ситуации И ее нужно соблюдать особым образом (я объясню это ниже ***). Он ничего не говорит о том, что вызывает что. Кроме того, упомянутое в классической формулировке «увеличение скорости» — это ускорение , и это самый важный вывод из этого.

Эйлер в середине 1700-х продолжил работу Бернулли и определил, что градиенты давления ускоряют жидкость, и вывел уравнение Бернулли. <-- это критично !

Затем:

Уравнение Бернулли можно использовать для расчета подъемной силы. Поэтому, когда Павел говорит: «100% можно объяснить уравнением Бернулли». Это правильно, но неполно и вводит в заблуждение. Интегрирование уравнения по площади крыла дает подъемную силу, но вы все еще не знаете, что в первую очередь вызывает давление.

Уравнение Бернулли не объясняет науку о причине, оно только дает значение восходящей силы, но не объясняет, почему это происходит в первую очередь.
Когда Пол также говорит: «100% подъемной силы можно объяснить законами Ньютона», то же самое , вы получаете значение подъемной силы из передачи импульса вниз, но оно также неполное.

Так в чем же дело?

Когда крыло движется в воздухе, это относительное движение напрямую вызывает перепады давления на поверхности.

Это так просто.!.

А. Повышение давления под крылом вызвано тем простым фактом, что крыло надвигается на воздух, толкая его. Это вызывает повышение давления. Это «эффект оперативной памяти» Adak47, выраженный лучше.

Б. Снижение давления над крылом описать немного сложнее, но оно связано с тем простым фактом, что воздух и крыло «пытаются» отдалиться друг от друга (обратный эффект «тарана»).

Затем, и самое главное :

Эти же самые давления делают две вещи одновременно: 1. Это разница давлений, которая давит на область крыла. 2. Они также вызывают все ускорения воздуха, которые мы видим вокруг крыла: впереди, снизу, сверху, сзади и вокруг кончиков.

Другими словами , разница давлений и направленный вниз/отклоняемый воздух — это ДВЕ Части Целой истории, а не два разных взгляда на нее. Однако они ЯВЛЯЮТСЯ двумя способами расчета силы .

это то, чего всем не хватает.

Второй:

Перестаньте сосредотачиваться только на форме крыла. Что важно, так это схема воздушного потока вокруг крыла, и она НЕ совпадает с формой крыла. Дело в том, что ВСЕ крылья дают очень похожие схемы обтекания. Это касается симметричных, асимметричных, перевернутых и плоских.

Затем, еще одна вещь, чтобы поразить вас, прежде чем я предоставлю ссылку, объясняющую все это подробно.

Если вы стоите на холме и смотрите, как пролетает крыло, самый быстрый (с самой высокой скоростью) воздух находится под крылом !! Ага!, Это измеренные и фактические данные о подъемной силе крыла. Это опровергает эту ерунду о «быстром воздухе», потому что показывает, что ускорение воздуха является ключевым, как я уже упоминал выше.

Происходит то, что нижние слои воздуха довольно быстро выталкиваются вперед в направлении полета. Однако верхний воздух ускоряется назад , действительно дергается назад с большим ускорением! Пониженное давление является частью градиента давления Эйлера, который вызывает это ускорение. На самом деле он движется назад с несколько меньшей скоростью, чем нижний воздух движется вперед…

Здесь все это озвучено более тщательно:

https://www.quora.com/q/kyuoyckftflurrpq/Понимание-Бернулли-с-Принцип-Правильно

https://www.quora.com/q/rxesywwbdscllwpn/Понимание-Подъем-Правильно

С уважением, Стив

PS Связанный вихрь (циркуляция) тоже ничего не вызывает , но это то, что мы можем наблюдать, потому что это результат того, как воздух ускоряется возле крыла.

При линейном движении жидкости.

*** Когда давление на входе выше, чем на выходе, результирующая сила направлена ​​вперед, тем самым ускоряя (положительное ускорение) воздух. Это называется «верным» градиентом давления.
Это ЕДИНСТВЕННЫЙ случай, описываемый классическими словами под названием «принцип Бернулли».

Обратное тоже верно.

Когда давление на выходе выше, чем на входе, результирующая сила направлена ​​назад, тем самым замедляя (отрицательное ускорение) воздух. Это называется «неблагоприятным» градиентом давления.

Кроме того,

Когда градиент давления находится поперек потока, поток искривляется. Это то, что искривляет (или «поворачивает») поток как под крылом, так и над ним.

Я изучил это и обсудил это с двумя известными экспертами в этой области, которые практиковали аэродинамический дизайн, Дугом Маклином из Boeing и Чарльзом Истлейком из Embry-Riddle.

Извините, но принятый и получивший наибольшее количество голосов ответ («Весь подъем зависит от принципа Бернулли») здесь не может быть правильным в соответствии с:

• Принятый и получивший наибольшее количество голосов ответ на вопрос, что на самом деле позволяет самолетам летать? ( самолеты летают, потому что они толкают достаточное количество воздуха вниз и получают подъемную силу вверх благодаря третьему закону Ньютона )

И это видео объясняет, почему : разная скорость воздушных потоков над и под ветром является следствием (а не причиной) предыдущей разницы в давлениях.

Один из способов понять это — представить себе самолет, летящий в совершенно неподвижном воздухе. Крыло ускоряет тихий воздух (т.е. скорость = 0) до движущегося воздуха с двумя скоростями: скорость_выше > скорость_ниже.

Это означает, что разница в скорости не может быть причиной разницы в давлении: воздух имел скорость 0.

Наконец, если дело было не в скорости воздуха, чем были вызваны различия в давлении? Может из-за того, что воздух отклоняется вниз?

Тот факт, что уравнение Бернулли можно использовать для правильного расчета подъемной силы, не означает, что за подъемную силу отвечает эффект Бернулли.

Если сила, вызванная толканием воздуха вниз, является фактической причиной подъемной силы (подъемная сила равна той же величине, но в противоположном направлении), вы все равно можете рассчитать первоначальную силу и, следовательно, подъемную силу, измерив прямое следствие такого потока вниз: различия давление.

Когда вы находитесь со стороны пассажира в автомобиле, движущемся со скоростью более 30 миль в час, поскольку от 50 миль в час до примерно 70 миль в час обеспечивает лучшую выборку, просто опустите окно и вытяните руку наружу ладонью вниз, теперь слегка наклоните ее назад и почувствуйте «тараньте воздух», пытаясь подтолкнуть руку вверх. Это все, что вам нужно знать, чтобы понять, как летит крыло, поскольку угол атаки вверх относительно неподвижного воздуха (наклоните тыльную сторону ладони) составляет примерно от 1 до примерно 4 градусов, прежде чем оно начнет приближаться к аэродинамической точке сваливания. обеспечивая большую часть подъемной силы, необходимой для устойчивого горизонтального полета. Если бы эффект Бернулли обеспечивал много жизни, всем самолетам не нужно было бы «вращаться» при взлете при достижении V1.

Мое выше - ПРАВИЛЬНАЯ наука. Я разговаривал с Марком Дрела из Массачусетского технологического института, учителем/писателем Чарльзом Истлейком и учителем/писателем Джоном Д. Андерсоном и другими. Бернулли НИЧЕГО не объясняет/не вызывает! Он только описывает наблюдаемую обратную зависимость давление/скорость в некоторых ситуациях, но не дает НИКАКИХ причин для чего-либо. Скорость НЕ вызывает изменения давления. Короче говоря, ускорение вызвано градиентом давления (Эйлер). Прочтите мой пост выше. Вот короткое видео, которое лучше объясняет, почему давление снижается вдоль выпуклого криволинейного потока (над крылом). Правильно: физика: https://www.youtube.com/watch?v=3MSqbnbKDmM