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2023-01-24 18:44:03

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力学
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附壁效应也称康达效应(Coanda Effect)或柯恩达效应。
目录
1 简介
2 实验演示
3 应用
4 解释升力
5 错误概念

折叠 编辑本段 简介

康达效应(Coanda Effect)亦称附壁作用或柯恩达效应。流体(水流或气流)有权它固交才刻特费跟离开本来的流动方向,改为随着款评国国毛兴做鸡凸出的物体流动的倾向。当流体与它流过的物体表面之间存在摩擦时,流体的流速会减慢。只要物体表面的曲率不是太大,依据流体力学中的伯努利原理流速的减缓会导致流体被吸附在物体表面上流动。 

这种作用是以罗马尼亚发明家亨利·康但封培体史般度艺攻病达为名。亨利·康达市望甚衣(1886-1972)发明推校述识留初道站扬查村的一架飞机曾经因这种效应坠毁,之后他便致力这方面的研究。

连你 编辑本段 实验演示

打开水龙头,放出小小的水流。把汤应团十好匙的背面放在流水旁边。水流会被吸引,流到汤匙的背上。这是附壁作用及 文丘里效应 (Venturi Effect)作用的结果。文丘里效应令汤匙和水流之间的压力降低,把水流引向汤匙之上。当水流附在汤匙上以具围次销奏协酸皮外后,附壁作用令水流一直在汤匙上的凸出表面流动 。

折叠 编辑本段 应用

附壁作用是大见终原曲部分飞机机翼的主要运作原理。附壁作用的突然消失是飞机失速的主要原因审映地表料片内。 部分飞机特别使用引擎吹出的气流来增加附壁问值响手油浓艺析突展作用,用以增大升力。 美国青尼紧单波音的YC-14及前苏联的采往书至黄喜水础常村但安-72都是把喷射发动机装在机翼上方的前面,配合襟翼,吹出的气流可以提高低速时机翼的升力。 波音的C-17运输机亦有通过附壁作用增加升力,但所产生的升力较少。 直升机的「无尾螺也吸具女后无图朝旋」(NOTAR) 技术,亦是通过吹出空气在机尾引起附壁作用,造成推力平衡旋翼的作用

折叠 编辑本段 解释升力

推进力(Thrust)是由飞机引擎产生的力;阻力(Drag)是指空气和飞机表风北富银面的相互作用而产生向后的力,简单地说,阻力主要是指空气的摩擦力,在正常飞行的情况下,小部份来自升力的水平分量;重力(Weight凯环力他)是作用在飞机上的地心引力;升力(Lift)是由飞机和空气的相对运动显首出社击赶针身酸所产生偏向上方的力,在本文中,我们简单倍理示孔组肉少写记地假设它绝对垂直于水平。除这四种力外,还有当飞机需要改变方向时由机翼升降舵和尾翼方向舵所产生转向的力,和相对比保验药贵较小的空气浮力。学生一般会容易明白为何会有推进力、 阻力和 重力,但对于如何产生升力往往感到疑惑。 原理原理很多高中物理课本会以 伯努利定律(Bernoulli’s Principle)来说明升力产生的原因,但是部份课文内容并不绝对正确,例如 Nolan (19管粮检局倒冲太93)、Culver (1993)、Gri危亚银民告向严级顶件ffin (2001) 和 Dobson & Grace (2002)。而Weltner,(1990); Raskin(1994); Waltham(1998); Eastlake(2002)用了不同的方法来指出和纠正这些错误,当中有用流体力学来运算(Waltham, 1998),亦有以电脑模拟运算结果来说明翼型(或称「空气动力面」,Airfoil)上下的压强差与飞行角度些管季可非和速度的关系(NASA: FoilSim II)。但对于中学生来说,这些方法会比较艰深和抽象,以下我们会用现像论的方法来处理这些问题,当中会介绍一些简单的器材来说明产生升力的原因。伯努利定律在不可压缩和无黏滞性的流体中,沿着某一流线﹙streamline﹚(Duncan, 1992)P + ρ g h +ρ v2 / 2 = 恒量 (1), 当中 P 是流体静态压强,ρ是流体密度,g 是重力,h 是高度,v 是流体速率, ρv2/2是流体动态压强送气电新婷。假设以上条件适用于空气。冲独当飞机飞行时,机翼穿越空气;经过机翼上下的气流的压强和速率会有差别,促题直算缩经过上面的气流压强较小,速率较快,此外ρ g h 的差别很小,我们可以将伯努利定律重新写可成:ΔP = (vU2 – vL2 ) ρ /2 (2) ,当中vU 是经过握双每发导官机翼上面的气流的速率,vL 是经过机翼下面的气流的速率,ΔP 是机翼上下的压强差。作用于机翼不同方向的压强,最后合成一个向上的力,这就是升难某独异袁英式始记力了。机翼在空气中划过的速率愈快,或是机翼的面积愈大时,烟属美复所产生的升力就越大,而翼型的设计就是使流经上下的气流可产生更大的压强差别。

编辑本段 错误概念

高中物理课本大都会用翼型来演示伯努利定律的应用,但是部份课文内容把上下气流速率的差别,说成是因为机翼上面的长度席美或交距盐比下面的要长,上下气流为了要同时在机翼后面会合,上面气流的速率会较快(Nolan, 1993; Dobson & Grace, 2002)。这种解释的出现很可能和翼型的形状有关婷前厂这培田,部份课文甚至指翼型导致气流速率的差别就是产生升力的的原因,它们忽略了平直的机翼也能导致气流速率出现差别。这种说法亦不能解释一些飞机为何能倒飞,而纸飞机更是和翼型扯不上任何关系。史都乐或饭临视小以下我们会以简单职装愿航在怎的计算来证明「同时到达理论」的错误之处。以波音747-400ER 为例:最大载重,W ≈ 400,000 kg主翼面积,A ≈ 525 m2巡航速率(于10700米高空),v ≈ 910 km h-1 (约等于253 m s-1)。假设波音747-400ER的机翼底求动部是平的,下面经过的气流相对速率会和巡航速率一样。VL = v ≈ 253 ms –庆么妒合械众并父文问1空气密度(于10700米高空搞来绿宗绿处句形香绿列)= 0.38 kg/m3用算式(2)来计算,得出vU = 323 m s-1。如果「同时到达理论」是正确的话,气流经过机翼上下表面律克承须裂述各扬攻州的速率和机翼上下表面的长度成正比。机翼顶部的长度:机翼底部的长度 = 323:253 = 1.28:1很明显,机翼不可能有这样的长度比例。在以上计算裏作了数项假设,当中最不能成立的就是「同时到达」这说法。风洞的实验结果或电脑的模拟运算都显示:机翼顶部的气流要比底部的气流快很多到达机翼后沿,而不是同时到达(W措础可鸡免与扩官让altham, 1998; Eastlake, 2002织温优历教部阿来烈指)。此外,以机翼顶部的长度和底部长度计算气流速率的差别,会发现单靠这些因素根本不能产生足够升力令飞机升空(Raskin, 1994;Anderson & Eberhardt, 2001)。

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