Давление ниже, чем окружающее на напорной (нижней) стороне аэродинамического профиля? [дубликат]

Если аэродинамический профиль создает подъемную силу, давление на верхней стороне должно быть ниже, чем на нижней. Тем не менее, может быть всасывание (меньшее давление, чем окружающее) с обеих сторон.

В качестве крайнего примера возьмем аэродинамический профиль из заявки на патент США 2004/0094659 A1 Дэна Сомерса. Он пытается стабилизировать пограничный слой на первых 80%, создавая увеличивающееся всасывание по хорде. Картинка ниже беззастенчиво скопирована из этого приложения.

Давление окружающей среды находится при коэффициенте давления c$_p$нуля, а отрицательные значения обозначают всасывание, т.е. давление ниже атмосферного.

Вся подъемная сила создается закрылками с большим изгибом, в то время как переднее крыло начнет создавать подъемную силу только после того, как угол атаки увеличится с текущего значения -2 °. Обратите внимание, что аэродинамические поверхности для высокой дозвуковой скорости демонстрируют ту же философию распределения давления на крыше по их передней части с высокой задней нагрузкой. Такие аэродинамические поверхности обладают высоким тангажным моментом и требуют большей площади хвостового оперения для устойчивости, что немного сводит на нет их преимущество в малом лобовом сопротивлении. График ниже взят из патента США 3 952 971 Ричарда Уиткомба и показывает именно такой трансзвуковой аэродинамический профиль со слабым ударом на его верхней стороне.

На этом графике показана разница скоростей ∆v по сравнению с окружающей средой, и снова более высокие скорости, равные большему всасыванию, являются положительными.

Все эти аэродинамические поверхности будут иметь пик всасывания на переднем конце верхней поверхности и соответствующее увеличение давления на нижней стороне при увеличении угла атаки. Теперь будет добавлено распределение давления типа Бирнбаума , и при большом угле атаки этот эффект будет доминировать в распределении давления и обеспечит более высокое, чем окружающее давление на нижней стороне. Этот эффект будет тем заметнее, чем тоньше аэродинамический профиль — толстый аэродинамический профиль демонстрирует более сильный эффект смещения, который добавляет небольшое всасывание с обеих сторон .

столкновение молекул воздуха с крыльями заставит их ускориться

Не то чтобы попадание - это молекулы воздуха, обтекающие крыло, будут способствовать увеличению скорости и, следовательно, снижению местного давления. Лучше всего это видно по распределению давления вокруг симметричных аэродинамических профилей при нулевом угле атаки. Обратите внимание на график ниже, что всасывание происходит с обеих сторон и увеличивается с толщиной аэродинамического профиля. Конечно, при таком угле атаки эти аэродинамические поверхности не создают подъемной силы, но когда добавляется угол атаки, они будут, и потребуется больший угол, чтобы толкнуть нижнюю часть более толстой аэродинамической поверхности в область давления с отрицательным значением c.$_p$ценности.

Распределение невязкого давления симметричных профилей NACA ( источник изображения ).

Окружающее давление выше, чем любое давление крыла

Не совсем: обратите внимание, что все графики показывают пик давления на носу и восстановление давления до небольшого избыточного давления на задней кромке. Хотя большая часть давления вокруг толстого аэродинамического профиля при малом угле атаки действительно ниже, чем окружающее, критическая точка всегда гарантирует, что это не так для всего аэродинамического профиля.