Что такое сопротивление сжимаемости?

Я не имею в виду волновое сопротивление. Что такое сопротивление сжимаемости, которое понимается как форма разного сопротивления?

Вы спрашиваете о том, когда воздух «складывается», когда самолет пытается его толкнуть, воздух становится «гуще» и вызывает большее сопротивление? Или вы о другом спрашиваете?
Это ваше описание увеличения лобового сопротивления из-за сжатия воздуха проливает свет на этот вопрос. Возможно, это так. Я нашел сопротивление сжимаемости как подкатегорию разного сопротивления, и мне было любопытно, что это такое ... поскольку волновое сопротивление классифицировалось отдельно как сопротивление при нулевой подъемной силе, а также сопротивление из-за подъемной силы; оба эти понятия мне понятны. Просто сопротивление сжимаемости было под сомнением. Не могли бы вы объяснить, если есть что-то еще интересное об этом.
Насколько я понял, сопротивление сжимаемости — это волновое сопротивление. Имеет смысл, что это часть как сопротивления нулевой подъемной силы, так и индуктивного сопротивления.
@Orbit, да, я тоже так думал. Оказывается, он классифицируется отдельно и, следовательно, означает что-то другое. У меня такое чувство, что Рон Бейер прав, но был бы признателен, если бы кто-нибудь мог это подтвердить.
Есть два случая сопротивления, и оба они объединены термином волновое сопротивление. Один из них возникает из-за создания подъемной силы без тяги передней кромки (нормальная сила на конструкцию, направленная немного назад из-за угла атаки) и сопротивления из-за изменения толщины вдоль пути потока, вызывающего избыточное давление на поверхности, направленные вперед, и всасывание на поверхности, направленные назад.

Ответы (3)

Давайте проведем мысленный эксперимент :

Представьте, что воздух, обтекающий тело, течет внутри стопки гибких трубок. Стенки трубок непроницаемы, бесконечно малы и точно следуют местным линиям тока. Когда тело приближается с дозвуковой скоростью, воздух в трубках рядом с этим телом уступает ему место, ускоряясь: это уменьшает необходимое поперечное сечение и снижает статическое давление, поэтому общее давление остается постоянным. На задней стороне корпуса воздух снова замедляется, и трубки восстанавливают прежнее сечение и статическое давление. Бернулли в действии.

Однако когда скорость приближается к скорости звука, к ускорению присоединяется падение плотности. Тем не менее, воздух вблизи тела ускоряется, но это не изменит поперечное сечение так сильно, как раньше, потому что теперь это увеличение скорости связано с потерей плотности. Сечение по-прежнему падает, но не так сильно, как раньше. Другие трубки должны отклоняться от тела, и воздух в них должен ускоряться, чтобы тело могло протиснуться. Более общее: изменение толщины тела (точнее: второе производное его поперечного сечения в соответствии с направлением потока) будет работать на большем количестве труб, поэтому его эффекты не исчезают так быстро, как при дозвуковой скорости, когда вы удаляетесь от тела. ортогонально направлению потока.

При скорости звука уменьшение поперечного сечения из-за изменения скорости точно уравновешивается падением плотности, поэтому той же массе воздуха требуется больший объем, и он съедает весь выигрыш от увеличения скорости. Теперь перед приближающимся телом стоит стена воздуха, которая не может уступить. Это звуковой барьер. На самом деле скорость вокруг этого тела не достигает скорости звука на одной и той же станции во всех трубах, поэтому есть умеренно дозвуковые и сверхзвуковые участки, которые позволят ему протиснуться. Тем не менее, сопротивление значительно увеличивается и сильно зависит от деталей контура кузова.

При сверхзвуковой скорости плотность изменяется больше, чем скорость, поэтому для уменьшения ее поперечного сечения воздух в трубах будет замедляться, чтобы освободить место для тела. Поскольку у него нет предварительного предупреждения о приближающемся теле, он делает это в шоке . Как следствие, поперечное сечение трубки потока теперь может быть уменьшено, потому что плотность более медленного воздуха после ударной волны увеличивается. Статическое давление также увеличивается, поэтому общее давление может снова оставаться постоянным. Коэффициент лобового сопротивления падает с дальнейшим увеличением числа Маха, потому что изменение плотности становится доминирующим, что позволяет телу легче протискиваться сквозь воздух.

Этот мысленный эксперимент был объяснен Адольфом Буземаном в 1951 году исследователям из NACA Langley . Один человек из аудитории, молодой человек по имени Ричард Уиткомб , воспользовался своим пониманием, чтобы несколько недель спустя сформулировать правило площади .

Так вы бы назвали эту волну или сопротивление сжимаемости?
@Daniel: Волновое сопротивление не уменьшается по мере увеличения скорости выше 1 Маха, что вызвано локальным наклоном конструкции. Описанное здесь сопротивление пропорционально второй производной поперечного сечения по направлению потока и достигает пика около 1 Маха. Но я признаю, что границы размыты. Все сводится к тому, как точно вы определяете волновое сопротивление и какая часть общего сопротивления затем называется волновым сопротивлением.
Да правильно. Некоторые люди могут сказать, что это называется и волновым сопротивлением, и сопротивлением сжимаемости. Но, как я показал в своем ответе, некоторые могут сказать, что это только волновое сопротивление, а сопротивление сжимаемости - это нечто другое.
@PeterKämpf: Волновое сопротивление может произойти везде, где возникает удар. Это не обязательно должно быть место, где возникает локальный наклон. Это может быть гладкая поверхность аэродинамического профиля, где ускорение настолько велико, что достигается скорость 1 Маха, вызывающая удар. Неблагоприятные градиенты давления и отрыв потока, которые могут возникнуть, являются волновым сопротивлением. Правило площади предположительно снижает волновое сопротивление (как я узнал, однако, как оно это делает, мне не очень понятно). Ваше объяснение проливает свет на это и подразумевает, что правило площади уменьшает сопротивление сжимаемости, а не волновое сопротивление. Ты это имеешь ввиду? Ценим ваши отзывы.
@Guha.Gubin: Нет. Толчки в дозвуковом потоке в основном вызывают сопротивление давлению от отрыва. Это определенно не волновое сопротивление, потому что здесь скачок сжатия приводит (косвенно) к всасыванию. Волновое сопротивление также является сопротивлением давления, но вызвано избыточным давлением на переднюю часть корпуса. всасывание на обращенных назад поверхностях из-за ударов сжатия, например. вентиляторы расширения в сверхзвуковом потоке. И да, правило площади предназначено для уменьшения сопротивления сжимаемости.
Не могли бы вы объяснить, почему падение плотности приводит к тому, что поперечное сечение не изменяется так сильно, как раньше? Потому что для меня это звучит нелогично (меньшая плотность -> меньшее «количество» воздуха, чтобы телу было легче пробираться сквозь него).
@Konrad Количество воздуха, проходящего через трубку потока в единицу времени, не меняется, но из-за более низкой плотности он занимает больший объем при более высоком числе Маха.
Еще один вопрос, почему к ускорению присоединяется падение плотности воздуха по мере приближения воздуха к скорости звука?
@Konrad Это можно показать с помощью закона идеального газа и закона сохранения импульса, но не в комментарии.
Я добавил новый вопрос :) Aviation.stackexchange.com/questions/94617/…
@Konrad Я ответил на новый вопрос :)
Tbh я все еще не могу понять это, пожалуйста, помогите мне. Я понимаю, что при приближении к ЛСС разгон сопровождается падением плотности, сечение трубок тока не уменьшается так сильно, как раньше и т.д.; это ясно. Но что происходит при скорости 1 Маха, я имею в виду, что происходит с сечением трубок тока: уменьшается оно или нет, и если нет, то как тело может пройти? Мне непонятна фраза «падение плотности съедает весь выигрыш от увеличения скорости».
@Конрад Когда Мах = γ потоковые трубки не будут ни расширяться, ни сжиматься при изменении давления/скорости/плотности. Вот почему люди говорили о звуковом барьере. То, что самолеты все еще могут протискиваться, связано с тем, что скорость вокруг них не одинакова - какой-то воздух быстрее и будет замедляться, чтобы уступить дорогу, какой-то медленнее и ускоряется. Во всех случаях изменения в поперечном сечении малы и поражены многие трубки потока, поэтому максимум сопротивления близок к 1,2 Маха.

Сопротивление сжимаемости - это тип паразитного сопротивления, вызванного сжатием воздуха перед самолетом, движущимся на высокой скорости. Самолет, не предназначенный для сверхзвукового полета, испытает это при приближении к 1 Маха. Эффекты становятся заметными, когда самолет достигает числа Маха от 0,6 до 0,7, а коэффициент лобового сопротивления увеличивается на 0,005. В конструкции дозвуковых самолетов это также считается пределом нормальной экономической эксплуатации самолета.

однако это звучит как волновое сопротивление.
Насколько я понимаю, волновое сопротивление - это не сопротивление сжимаемости, это составляющая сопротивления, которая возникает из-за сопротивления сжимаемости.

К сожалению, определения этих двух терминов не согласованы в литературе. Часто оба они используются для описания одного и того же эффекта: увеличения сопротивления из-за наличия ударных волн.

Однако иногда между терминами проводится различие в зависимости от способа разложения полного сопротивления. Вы можете обнаружить, что сопротивление сжимаемости используется для описания увеличения сопротивления из-за увеличения числа Маха при постоянной подъемной силе (таким образом, составляющая сопротивление при нулевой подъемной силе, зависящем от подъемной силы и сжимаемости), тогда как волновое сопротивление используется для сопротивления, которое «физически» вызвано наличием ударных волн.

В этом случае значения могут отличаться. Возьмем, к примеру, определенные условия полета на околозвуковой скорости и увеличьте угол атаки, сохраняя при этом постоянное число Маха. Сопротивление сжимаемости (согласно этому определению) остается постоянным, тогда как волновое сопротивление увеличивается. Дополнительные разъяснения см. в следующем документе: http://mail.tku.edu.tw/095980/drag.pdf

Что такое сопротивление сжимаемости?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v