Труба аэродинамика: Полёт в аэродинамической трубе «Аэродинамика» на Юго-Западе.

Труба аэродинамика: Полёт в аэродинамической трубе «Аэродинамика» на Юго-Западе.

Официальный сайт трубы «Аэродинамика». Где полетать в аэротрубе.

Реквизиты

Наименование организации ИП Балацкая Дарья Викторовна

ИНН 771505082314/

ОГРНИП 319774600142574

Наименование банка ОАО «АЛЬФА-БАНК» г. Москва

Расчетный счет 40802810002310001427

Кор. Счет 30101810200000000593

БИК 044525593

Юридический и фактический адрес 127427, г. Москва, ул. Кашёнкин Луг, дом 6, корпус 1, кв.4

Способы оплаты

Для выбора оплаты товара с помощью банковской карты на соответствующей странице необходимо нажать кнопку Оплата заказа банковской картой. С 01.01.2019 оплата происходит через ПАО СБЕРБАНК с использованием банковских карт следующих платёжных систем: МИР, VISA, Mastercard Worldwide, JCB.

Возврат товара/услуг

Срок возврата товара надлежащего качества составляет 30 дней с момента получения товара.
Возврат переведённых средств, производится на ваш банковский счёт в течение 5-30 рабочих дней (срок зависит от банка, который выдал вашу банковскую карту).

Условия доставки товара

Доставка купленных сертификатов осуществляется курьерской службой. Стоимость доставки по Москве составляет 450 р. Стоимость доставки за пределы МКАД уточняйте у администраторов.

Описание процесса передачи данных

Для оплаты (ввода реквизитов Вашей карты) Вы будете перенаправлены на платёжный шлюз ПАО СБЕРБАНК. Соединение с платёжным шлюзом и передача информации осуществляется в защищённом режиме с использованием протокола шифрования SSL. В случае если Ваш банк поддерживает технологию безопасного проведения интернет-платежей Verified By Visa, MasterCard SecureCode, MIR Accept, J-Secure для проведения платежа также может потребоваться ввод специального пароля.
Настоящий сайт поддерживает 256-битное шифрование. Конфиденциальность сообщаемой персональной информации обеспечивается ПАО СБЕРБАНК. Введённая информация не будет предоставлена третьим лицам за исключением случаев, предусмотренных законодательством РФ. Проведение платежей по банковским картам осуществляется в строгом соответствии с требованиями платёжных систем МИР, Visa Int. , MasterCard Europe Sprl, JCB.

Аэродинамические установки Института механики — НИИ механики МГУ

Установка ГАУ Установка А-3 Установка А-6 Установка А-7 Установка А-8 Установка АР-2 Установка АР-3 Установка А-11 Установка «МАУ-Сименс»

Аэродинамические установки

Институт механики располагает уникальным экспериментальным аэродинамическим комплексом, состоящим из до-, сверх- и гиперзвуковых установок с широким диапазоном изменения параметров, оснащенных современными средствами измерения, сбора и обработки информации. При создании некоторых из этих установок использовался передовой опыт и достижения ЦАГИ и ЦНИИМаш.

В эксплуатации находятся 12 аэродинамических установок. Установка ГАУ — гиперзвуковая аэродинамическая труба с подогревателем воздуха омического типа и с четырехступенчатым эжектором; две ступени эжекторов работают от баллонов высокого давления (20,0 МПа) и две — от баллонов низкого давления (1,2 МПа), диапазон чисел Маха — до 10, чисел Рейнольдса — до 5×10⁶ 1/м.

Установки А-3, АР-2, А-6, А-7, А-8 обеспечивают широкий диапазон режимов: сверхзвуковых, дозвуковых и трансзвуковых. Основные параметры названных установок даны в таблице.

Наименование установки	Размер рабочей части, м	Диапазон чисел Маха	Диапазон чисел Рейнольдса, м-1
ГАУ	⌀ 0,2 Камера Эйфеля	5–10	(0,02–12,0)×106
А-6	Эллипс 4×2,33 Открытая раб. часть, 6к-аэромеханические весы	0,01–0,25	(0,8–1,2)×106
А-7	0,6×0,6 Перфорированные стенки	0,7–4,0	(4,0–16,0)×106
А-8	0,6×0,6 4к-аэромеханические весы	0,2–0,8; 1,5–3,0	(2,8–17,0)×106
А-3	0,2×0,2 Камера Эйфеля	1,5–4,0	(12,0–300,0)×106
АР-2	0,09×0,07 Регулируемое сопло, непрерывный режим работы	1,7–3,5	(22,0–17,0)×106

Аэродинамические установки НИИ механики МГУ охватывают диапазон изменения чисел Маха от 0,001 до 10 и чисел Рейнольдса от 10

4 до 10⁸ м^-1 и позволяют моделировать условия полета летательных аппаратов от малых высот (взлет, посадка) до больших, свыше 60 км (вход из космоса в атмосферу).

Работа установок обеспечивается высокопроизводительной компрессорной станцией, а также распределительной и преобразовательной электрическими станциями.

Литература

Научные труды № 14. Аэродинамические трубы Института механики. Под ред. С. М. Горлина и Г. Е. Худякова. Институт механики МГУ, 1971. (djvu, 3 МБ)

Аэродинамические установки Института механики Московского университета. Под ред. Г. Г. Черного, А. И. Зубкова, Ю. А. Панова. Издательство Московского университета, 1985. (pdf, 19 МБ)

Полет в аэродинамической трубе — подарки-впечатления и сертификаты ЭМПРАНА

Описание и состав программы

Чтобы испытать ощущение невесомости, не обязательно быть космонавтом или ехать за город и прыгать с парашютом!

Для этого идеально подойдет аэродинамическая труба – безопасный тренажер, имитирующий полет в свободном падении, со скоростью до 250 км/час.

Профессиональные инструкторы научат Вас стабильно держаться в потоке восходящего воздуха и умело управлять своим телом.

Все, что останется Вам – расслабить тело и лететь! Получите ни с чем несравнимые космические ощущения от владения своим телом на новом уровне! Взрыв эмоций гарантирован!

Что будет происходить?

• Полет в аэротрубе не требует особой предварительной подготовки – весь инструктаж занимает меньше получаса.
• После переодевания в спортивное снаряжение группа проходит непосредственно к месту, где совершаются полеты.
• Первая часть полета – ознакомительная. Вам помогут более уверенно держаться на восходящем потоке воздуха, инструктор научит простым движениям.
• Вторая же часть – подъем на самую высоту и снижение вниз.
• Инструктор будет сопровождать Вас, координировать и контролировать все Ваши действия.

Что включено?

• Аренда спортивной экипировки (комбинезон, обувь, шлем, очки от ветра, беруши, шапочка для волос).
• Инструктаж.
• Полет в сопровождении инструктора.

Дополнительная информация

• Не забудьте сертификат.

К полету не допускаются:

• Дети младше 4 лет.
• Беременные женщины.
• Лица в состоянии алкогольного или наркотического опьянения.
• Люди, чей вес больше 125 килограмм.
• Лица со свежими вывихами или переломами.
• Лица с сердечными заболеваниями.

АЭРОДИНАМИЧЕСКАЯ ТРУБА • Большая российская энциклопедия

АЭРОДИНАМИ́ЧЕСКАЯ ТРУБА́, экс­пе­рим. ус­та­нов­ка для ис­сле­до­ва­ния яв­ле­ний и про­цес­сов, со­про­во­ж­даю­щих об­те­ка­ние тел по­то­ком га­за (обыч­но воз­ду­ха). Ис­сле­до­ва­ния в А. т. ос­но­ва­ны на прин­ци­пе об­ра­ти­мо­сти дви­же­ния, со­глас­но ко­то­ро­му пе­ре­ме­ще­ние те­ла в не­под­виж­ном воз­ду­хе мо­жет быть за­ме­не­но дви­же­ни­ем воз­ду­ха от­но­си­тель­но не­под­виж­но­го те­ла. Экс­пе­ри­мен­ты в А.

 т. про­во­дят, как пра­ви­ло, на гео­мет­ри­че­ски по­доб­ных мо­де­лях, ре­же на са­мих ори­ги­на­лах. В А. т. экс­пе­ри­мен­таль­но оп­ре­де­ля­ют дей­ст­вую­щие на те­ло аэ­ро­ди­на­мич. си­лы и мо­мен­ты, ис­сле­ду­ют рас­пре­де­ле­ние дав­ле­ний и темп-ры по его по­верх­но­сти, ви­зуа­ли­зи­ру­ют про­цесс об­те­ка­ния те­ла по­то­ком, изу­ча­ют аэ­ро­уп­ру­гость и др.

А. т. со­дер­жит ра­бо­чую часть – пря­мо­уголь­ную или ци­лин­д­рич. ка­ме­ру, где раз­ме­ща­ет­ся мо­дель ис­сле­дуе­мо­го объ­ек­та, и ком­плекс уст­ройств, по­сред­ст­вом ко­то­рых в ра­бо­чей час­ти соз­да­ёт­ся рав­но­мер­ный, од­но­род­ный по­ток с за­дан­ны­ми ско­ро­стью, плот­но­стью и темп-рой га­за. По спо­со­бу об­ра­зо­ва­ния по­то­ка А. т. под­раз­де­ля­ют на ком­прес­сор­ные не­пре­рыв­но­го дей­ст­вия и бал­лон­ные; по ком­по­нов­ке кон­ту­ра (пу­ти дви­же­ния по­то­ка) – на замк­ну­тые и ра­зомк­ну­тые. В ком­прес­сор­ных А. т. по­ток га­за соз­даёт­ся ком­прес­со­ром; они име­ют вы­со­кий кпд и удоб­ны в экс­плуа­та­ции, но для них тре­бу­ют­ся мощ­ные ком­прес­со­ры с боль­шим рас­хо­дом га­за.

В бал­лонных А. т. газ под дав­ле­ни­ем ис­те­ка­ет из бал­ло­нов; та­кие А. т. про­ще ком­прес­сор­ных по кон­ст­рук­ции, но ме­нее эко­но­мич­ны из-за по­те­ри час­ти энер­гии по­то­ка при его ре­гу­ли­ро­ва­нии, кро­ме то­го, про­дол­жи­тель­ность их ра­бо­ты (от де­сят­ков се­кунд до неск. ми­нут) ог­ра­ни­че­на за­па­сом газa в бал­ло­нах. Замк­ну­тые А. т. по срав­не­нию с ра­зомк­ну­ты­ми име­ют бо­лее вы­со­кий кпд (за счёт ис­поль­зо­ва­ния зна­чит. час­ти ки­не­тич. энер­гии, ос­тав­шей­ся в га­зо­вом по­то­ке по­сле его про­хо­ж­де­ния че­рез ра­бо­чую часть тру­бы), но и боль­шие раз­ме­ры.

В за­ви­си­мо­сти от реа­ли­зуе­мо­го диа­па­зо­на Ма­ха чи­сел ($M$) раз­ли­ча­ют А. т. доз­ву­ко­вые ($M=$ 0,15–0,7), транс­зву­ко­вые ($M=$ 0,7–1,3), сверх­зву­ко­вые ($M=$ 1,3–5) и ги­пер­зву­ко­вые ($M=$ 5–25).

Рис. 1. Схема дозвуковой компрессорной аэродинамической трубы: 1 – хонейкомб; 2 – сетки; 3 – форкамера; 4 – конфузор; 5 – направление потока; 6 – рабочая часть с мо. ..

В доз­ву­ко­вых А. т. (рис. 1) ис­сле­ду­ют аэ­ро­ди­на­мич. ха­рак­те­ри­сти­ки доз­ву­ко­вых са­мо­лё­тов, вер­то­лё­тов, а так­же ха­рак­те­ри­сти­ки сверх­зву­ко­вых са­мо­лё­тов на взлёт­но-по­са­доч­ных ре­жи­мах; с их по­мо­щью изу­ча­ют ха­рак­тер об­те­ка­ния воз­душ­ным по­то­ком ав­то­мо­би­лей и др. на­зем­ных транс­порт­ных средств, зда­ний, мос­тов, ба­шен и др. объ­ек­тов. Ра­бо­чая часть та­ких А. т. обыч­но име­ет вид ци­лин­д­ра с по­пе­реч­ным се­че­ни­ем в фор­ме кру­га, пря­мо­уголь­ни­ка или эл­лип­са. Пе­ред ра­бо­чей ча­стью на­хо­дят­ся фор­ка­ме­ра и со­пло – кон­фу­зор, обес­пе­чива­ю­щие вы­со­кую рав­но­мер­ность воз­душ­но­го по­то­ка. В на­ча­ле фор­ка­ме­ры сто­ит ре­шёт­ка из ка­либ­ро­ван­ных тру­бок для уст­ра­не­ния ско­сов по­то­ка и раз­мель­че­ния круп­ных вих­рей – хо­ней­комб. За ре­шёт­кой рас­по­ла­га­ют­ся сет­ки, вы­рав­ни­ваю­щие ско­ро­сти в по­пе­реч­ном се­че­нии по­то­ка и умень­шаю­щие тур­бу­лент­ные пуль­са­ции.

Из ра­бо­чей час­ти че­рез диф­фу­зор и ко­ле­на с по­во­рот­ны­ми ло­пат­ка­ми, умень­шаю­щи­ми по­те­ри энер­гии, по­ток по­сту­па­ет в ком­прес­сор. Да­лее рас­по­ла­га­ют­ся об­рат­ный ка­нал с диф­фу­зо­ром, ко­ле­на по­во­рот­ных ло­па­ток и воз­ду­хо­ох­ла­ди­тель, под­дер­жи­ваю­щий по­сто­ян­ную темп-ру га­за в ра­бо­чей час­ти. Эл­лип­тич. се­че­ние ра­бо­чей час­ти круп­ней­шей в Рос­сии до­зву­ко­вой А. т. име­ет раз­ме­ры 12×24 м². Мощ­ность ком­прес­со­ров доз­ву­ко­вых А. т. – от со­тен кВт до неск. де­сят­ков МВт.

Рис. 2. Схема баллонной трансзвуковой эжекторной аэродинамической трубы: 1 – хонейкомб; 2 – сетки; 3 – форкамера; 4 – конфузор; 5 – перфорированная рабочая часть с модель…

Транс­зву­ко­вая ком­прес­сор­ная А. т. по схе­ме ана­ло­гич­на доз­ву­ко­вой. Для реа­ли­за­ции не­пре­рыв­но­го пе­ре­хо­да че­рез ско­рость зву­ка в ней ис­поль­зу­ет­ся до­зву­ко­вое со­пло и ра­бо­чая часть с ще­ле­вы­ми или пер­фо­ри­ро­ван­ны­ми стен­ка­ми; под­би­рая фор­му и раз­мер пер­фо­ра­ции, мож­но пре­дот­вра­тить от­ра­же­ние от сте­нок волн сжа­тия и раз­ре­же­ния, воз­ни­каю­щих при об­те­ка­нии мо­дели. Пром. транс­зву­ко­вые А. т. име­ют по­пе­реч­ные раз­ме­ры ра­бо­чей час­ти до 3 м, мощ­ность ком­прес­со­ров дос­ти­га­ет 100 МВт и бо­лее. В бал­лон­ных транс­зву­ко­вых А. т. для соз­да­ния тре­буе­мо­го га­зо­во­го по­то­ка при­ме­ня­ют эжек­то­ры (рис. 2).

Рис. 3. Схема сверхзвуковой баллонной аэродинамической трубы: 1 – баллонсо сжатым воздухом; 2 – трубопровод; 3 – регулирующий дроссель; 4 – выравнивающие сетки; 5 – хоней…

В сверх­зву­ко­вых А. т. для по­лу­че­ния тре­буе­мых ско­ро­стей га­за ис­поль­зу­ют сверх­зву­ко­вое со­пло (т. н. со­пло Ла­ва­ля), со­стоя­щее из су­жаю­щей­ся (доз­ву­ко­вой) и рас­ши­ряю­щей­ся (сверх­зву­ко­вой) час­тей; в ми­ни­маль­ном (кри­ти­че­ском) се­че­нии со­пла ско­рость га­за рав­на ско­рости зву­ка. Чис­ло $M$, по­лу­чае­мое в ра­бо­чей час­ти, оп­ре­де­ля­ет­ся от­но­ше­ни­ем пло­ща­дей се­че­ния ра­бо­чей час­ти и кри­тич. се­че­ния со­пла. Тор­мо­же­ние сверх­зву­ко­во­го по­то­ка по­сле ра­бо­чей час­ти со­про­во­ж­да­ет­ся вол­но­вы­ми по­те­ря­ми пол­но­го дав­ле­ния, свя­зан­ны­ми с об­ра­зо­вани­ем скач­ков уп­лот­не­ния. Мощ­но­сти ком­прес­со­ров круп­ных сверх­зву­ко­вых А. т. с ха­рак­тер­ны­ми раз­ме­ра­ми по­пе­реч­но­го се­че­ния ра­бо­чей час­ти 1,5 × 2,5 м² со­став­ля­ют 50–100 МВт. В не­замк­ну­той пря­мо­точ­ной бал­лон­ной сверх­зву­ко­вой А. т. (рис. 3) нет об­рат­но­го ка­на­ла, за­дан­ное дав­ле­ние в фор­ка­ме­ре (по ме­ре ис­те­че­ния га­за из бал­ло­нов) под­дер­жи­ва­ет­ся с по­мо­щью ре­гу­ли­рую­ще­го дрос­се­ля.

Мо­де­ли­ро­ва­ние ги­пер­зву­ко­во­го по­лё­та тре­бу­ет вос­про­из­ве­де­ния в А. т. дав­ле­ния тор­мо­же­ния до со­тен МПа и темп-ры тор­мо­же­ния до 10⁴ К. При чис­ле МO 4,5 воз­дух в А. т. не­об­хо­ди­мо на­гре­вать для пре­дот­вра­ще­ния его кон­ден­са­ции, от­че­го су­ще­ст­вен­но из­ме­ня­ют­ся свой­ст­ва по­то­ка, вы­те­каю­ще­го из со­пла, и он ста­но­вит­ся прак­ти­че­ски не­при­год­ным для про­ве­де­ния аэ­ро­ди­на­мич. экс­пе­ри­мен­та. Обыч­но ис­сле­до­ва­ния ги­пер­зву­ко­вых ЛА про­во­дят на ком­плек­се экс­пе­рим. ус­та­но­вок, по­сколь­ку не су­ще­ст­ву­ет А.  т., ко­то­рая од­на обес­пе­чи­ла бы все не­об­ходи­мые для мо­де­ли­ро­ва­ния та­ко­го по­лё­та ус­ло­вия.

Рис. 4. Схема баллонной гиперзвуковой аэродинамической трубы: 1 – баллонс высоким давлением; 2 – трубопровод; 3 – регулирующий дроссель; 4 – подогреватель; 5 – форкамерас…

Ги­пер­зву­ко­вые бал­лон­ные А. т. «клас­сич. ти­па» по­доб­ны сверх­зву­ко­вым бал­лон­ным А. т. со вре­ме­нем дей­ст­вия по­ряд­ка де­сят­ков се­кунд. В та­ких тру­бах по­дог­рев воз­ду­ха осу­ще­ст­в­ля­ет­ся в оми­че­ских, элек­тро­ду­го­вых или кау­пер­ных по­дог­ре­ва­те­лях. Мощ­ность по­дог­ре­ва­те­лей для труб с се­че­ни­ем ра­бо­чей час­ти 1 м² cоставляет бо­лее 10 MBт. Макс. давлениe в А. т. с ду­го­вым по­до­гре­ва­телем по­ряд­ка 20 МПа, что по­зво­ля­ет мо­де­ли­ро­вать по­лёт ги­пер­зву­ко­вых ЛА толь­ко на боль­ших вы­со­тах. Боль­шой пе­ре­пад дав­ле­ний, не­об­хо­ди­мый для ги­пер­зву­ко­вых А. т., обес­пе­чи­ва­ет­ся сис­те­мой эжек­то­ров или ва­ку­ум­ной ём­ко­стью (рис. 4).

Ряд важ­ней­ших осо­бен­но­стей ги­пер­зву­ко­во­го по­лё­та мо­де­ли­ру­ет­ся в раз­лич­ных спец. га­зо­ди­на­мич. ус­та­нов­ках. Для ис­сле­до­ва­ний при боль­ших дав­ле­ни­ях тор­мо­же­ния и на­тур­ных Рей­нольд­са чис­лах ши­ро­ко при­ме­ня­ют удар­ные и им­пульс­ные А. т. со вре­ме­нем дей­ст­вия 0,005–0,1 с. Те­п­ло­за­щит­ные по­кры­тия ис­сле­ду­ют в те­п­ло­вых А. т. с элек­тро­ду­го­вы­ми по­дог­ре­ва­те­ля­ми. По­лё­ты на очень боль­ших вы­со­тах мо­де­ли­ру­ют в ва­ку­умных А. т., обес­пе­чи­ваю­щих дав­ле­ние по­ряд­ка 10^–3 Па и дли­тель­ность экс­пе­ри­мен­та до 1 ча­са. Аэ­ро­аку­стич. А. т. пред­на­зна­че­ны для ис­сле­до­ва­ния влия­ния аку­стич. по­лей на проч­ность кон­ст­рук­ции изу­чае­мо­го объ­ек­та, ра­бо­ту при­бор­ных от­се­ков и др. От обыч­ных А. т. они от­ли­ча­ют­ся тем, что их ра­бо­чая часть за­щи­ще­на от внеш­них шу­мов (ра­бо­таю­щих си­ло­вых ус­та­но­вок и вен­ти­ля­то­ров А. т.), а её стен­ки по­кры­ты ма­те­риа­лом, по­гло­щаю­щим зву­ко­вые вол­ны, воз­ни­каю­щие при об­те­ка­нии мо­де­ли и ра­бо­те ус­та­нов­лен­ных на ней дви­га­те­лей.

Управ­ле­ние А. т. и об­ра­бот­ка дан­ных, по­лу­чае­мых в хо­де экс­пе­ри­мен­тов с на­тур­ны­ми объ­ек­та­ми или их мо­де­ля­ми, осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью ЭВМ.

По­яв­ле­ние и раз­ви­тие А. т. тес­но свя­за­но с раз­ви­ти­ем авиа­ции. Пер­вые А. т. по­строе­ны в 1871 В. А. Паш­ке­ви­чем в Рос­сии и Ф. Уэн­хе­мом в Ве­ли­ко­бри­та­нии, не­сколь­ко позд­нее К. Э. Ци­ол­ков­ским (1897), брать­я­ми У. и О. Райт (1901), Н. Е. Жу­ков­ским (1902) и др. В 1920–30-х гг. раз­ви­тие А. т. шло в осн. по пу­ти уве­ли­че­ния их мощ­но­сти и раз­ме­ров ра­бо­чей час­ти. В 1925 в ЦАГИ вве­де­на в дей­ст­вие круп­ней­шая для то­го вре­ме­ни А. т. С сер. 1940-х гг. на­ча­ла бы­ст­ры­ми тем­па­ми раз­ви­вать­ся ре­ак­тив­ная авиа­ция, что об­ус­ло­ви­ло соз­да­ние круп­ных транс­зву­ко­вых и сверх­зву­ко­вых А. т. В 1946 в ЦАГИ соз­да­на пер­вая в ми­ре транс­зву­ко­вая А. т. с пер­фо­ри­ро­ван­ной ра­бо­чей ча­стью, обес­пе­чив­шая прин­ци­пи­аль­но но­вые воз­мож­но­сти для про­ве­де­ния ис­сле­до­ва­ний в об­лас­ти пе­ре­хо­да че­рез ско­рость зву­ка. Раз­ви­тие ги­пер­зву­ко­вых А. т. и соз­да­ние спец. ги­пер­зву­ко­вых га­зо­ди­на­мич. ус­та­но­вок свя­за­но с по­яв­ле­ни­ем в 1960-х гг. бал­ли­стич. ра­кет и спус­кае­мых кос­мич. ап­па­ра­тов. С це­лью уве­ли­че­ния чи­сел Рей­нольд­са в А. т. для при­бли­же­ния к на­тур­ным зна­че­ни­ям в 1980-е гг. бы­ла реа­ли­зо­ва­на кон­цеп­ция крио­ген­ной аэ­ро­ди­на­мич. тру­бы.

Первая аэротруба в Питере. Полет в аэротрубе

Мне бы в небо…

В давние-давние времена, в XVIII веке до нашей эры, в Греции жил Икар. Однажды он поднялся в небо на крыльях, сделанных из птичьих перьев… Икару так понравилось ощущение полёта, что он стал взлетать всё выше и выше, пока солнце не растопило воск, которым были скреплены перья. Икар упал в море. Но с тех пор мысль о полёте захватывает и будоражит умы многих людей.

Великий художник, инженер и архитектор Леонардо да Винчи много наблюдал за полётом птиц. Именно он в 1485-1489 годах разработал первый проект летательного аппарата. К сожалению, гений не успел воплотить свои планы в жизнь…

Зато в XVIII веке братьям Монгольфье удалось запустить первый в мире воздушный шар, способный выдержать человека. В 1797 году, в Париже, Андре Жак Гарнерен совершил первый прыжок с парашютом. Вскоре это изобретение стало незаменимым атрибутом увеселительных поездок. В 1804 году парашют спас жизнь воздухоплавателя Ж. Кюпарентко.

3 ноября 1881 года ученый А.Ф. Можайский из Санкт-Петербурга получил патент на изобретение самолета. Над воплощением его идей работали лучшие конструкторы мира. В начале XX века авиация стала приобретать всё большую популярность.

Питер можно считать не только родиной самолёта, но и парашюта. 1911 год, Глеб Котельников изобретает первый ранцевый парашют. Раньше лётчики использовали длинные сложенные «зонты», но их конструкция была ненадёжна. Парашют Котельникова помещался в ранец, который закреплялся на спине лётчика. Такая конструкция парашюта применяется до сих пор.

Рождение чуда техники

Аэродинамические трубы начали проектировать в 70-е годы XIX века. Это был своего рода научный эксперимент – учёные изучали свойства твердых тел в аэропотоке. Чуть позже трубы стали использовать военные. В них ставили опыты по выявлению обтекаемости самолета и проводили испытания парашютов. Первая в России аэродинамическая труба была построена в 1871 году преподавателем Артиллерийской Академии В.А. Пашкевичем.

В 1943 году, на базе авиа воздушных сил в Дайтоне (США), построили такую трубу, которая теоретически могла поднять в воздух человека. Однако эта труба не была предназначена для полётов. Её строительство обошлось в 750 000 долларов. Труба была оборудована электрическим мотором мощностью 1000 лошадиных сил. Мотор раскручивал 4-х лопастной винт, диаметром почти шесть метров. Скорость его вращения достигала 874 оборотов в минуту.

Наконец-то свершилось долгожданное событие – в 1964 году человек поднялся в воздух в аэродинамической трубе. Это случилось в США, на воздушной базе Райт-Паттерсон, штат Огайо. Первопроходцем в новой области стал профессиональный парашютист Джек Тиффани. Он проводил испытания парашютов для Pioneer Parachute Company. Смельчаку стало интересно, удержит ли его аэропоток. Эксперимент удался. Тиффани стал первым человеком, преодолевшим силу земного притяжения с помощью аэродинамической трубы.

Шаг в будущее

В 1981 канадец Джин Гермейн понял, какое большое будущее может быть у этого изобретения. Он запатентовал и построил первый аэродинамический комплекс для полета человека. С тех пор аэротрубы стали использовать для тренировки парашютистов и военных. Плавный, равномерный поток воздуха даёт ощущение полной реальности полета.

У парашютистов появился новый, уникальный тренажёр. Аэродинамическая труба – симулятор свободного падения, аналогов которому нет. Это революционное открытие наконец-то позволило человеку взлететь в воздух без каких-либо удерживающих приспособлений. Мощный воздушный поток бережно поднимает человека, позволяя ему свободно парить без риска для жизни и здоровья.

Со временем, полёты в аэротрубе превратились в самостоятельный вид спорта. Особую популярность это направление приобрело после Олимпийских игр 2006 года. Выступление акробатов в трубе стало частью программы закрытия церемонии. Наконец широкая публика смогла оценить красоту и техничность нового вида спорта.

Наш ответ земному притяжению

Сегодня полёты в аэротрубе – неотъемлемая часть тренировок всех парашютных команд. Однако не только спортсменам доступна эта радость. Теперь каждый из вас может испытать незабываемые эмоции, поднявшись в воздух. Скорость аэропотока достигает 300 км/ч. При этом он ровный и комфортный – почти как в небе. Кстати, высота нашего тоннеля – 17 метров!

Аэродинамические тоннели используется при съёмках каскадёрских трюков в фильмах. Сам Джеки Чан не прочь лишний раз полетать в аэропотоке – возможно, именно это позволяет ему оставаться в такой прекрасной физической форме…

Теперь, когда в Санкт-Петербурге появилась профессиональная аэротруба, вы сами можете испытать аттракцион свободное падение. Ведь это безопасно и совсем не страшно. Умение управлять своим телом в свободном полёте пробуждает фантазию, надолго дарит ощущение счастья. Позвольте себе увидеть объёмность и многогранность мира.

Небо и земля поменяются местами в аэродинамическом комплексе FlyStation!

Экспериментальное исследование аэродинамического гистерезиса при обтекании изолированного крыльевого профиля в аэродинамической трубе Aerolab ewt Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

ISSN 1992-6502 (Print)_

2016. Т. 20 № 1 (71). С. 96-107

ISSN 2225-2789 (Online) http://journal.ugatu.ac.ru

УДК 533.6

Экспериментальное исследование аэродинамического гистерезиса

при обтекании изолированного крыльевого профиля в аэродинамической трубе дероьдб ewt

А. Ь EWT и используемого оборудования, а также методика проведения экспериментальных исследований. Проведено исследование аэродинамического гистерезиса при различных числах Рейнольдса, проанализировано изменение структуры потока, обтекающего крыльевой профиль при дискретном изменении угла атаки.

Ключевые слова: аэродинамический профиль; аэродинамическая труба; отрывное течение; аэродинамический гистерезис.

В настоящее время проявляется значительный интерес к разработке и исследованию характеристик аэродинамических профилей, работающих при низких числах Рейнольдса. Аэродинамика малых скоростей полета играет важную роль при создании новых изделий гражданского и военного назначения, при проектировании воздушных винтов, планёров, ветряных турбин, для лопаточных машин газотурбинных двигателей при пониженных числах Рейнольдса (вне автомодельной области режимов обтекания лопаточных профилей). Исследование обтекания аэродинамических профилей при низких числах Рейнольдса актуально для проектирования пилотируемых и беспилотных летательных аппаратов, предназначенных для полетов на сверхбольших высотах, а также сверхлегких беспилотных летательных аппаратов, предназначенных для полетов на сверхнизких высотах. Для летательных аппаратов подобного типа требуются эффективные крыльевые профили, работающие в диапазоне чисел Рейнольдса по хорде профиля в диапазоне от 100000 до 1000000.

Множество аэродинамических проблем проявляется при хордовом числе Рейнольдса

Работа выполнена при финансовой поддержке Министерства образования и науки РФ.

ниже 500000 [1, 2]. Эти проблемы связаны с управлением пограничным слоем на крыльевом профиле и сложностями, возникающими при определении характеристик пограничного слоя в аэродинамических трубах и полетных испытаниях. В том, что касается пограничного слоя на аэродинамическом профиле, проблемными областями являются зоны отрыва потока вблизи входной и/или выходной кромки профиля и переход пограничного слоя от ламинарного к турбулентному. Хорошо известно, что отрыв и переход пограничного слоя очень чувствительны к числу Рейнольдса, градиенту давления и возмущению среды. Отрыв и переход играют критическую роль в развитии пограничного слоя, который в свою очередь влияет на интегральные характеристики аэродинамического профиля.

Известно, что с ростом угла атаки области отрывного течения изменяют свои геометрические характеристики, происходит взаимодействие различных областей обтекающего аэродинамический профиль потока. Это взаимодействие происходит с запаздыванием по отношению к изменениям кинематических параметров и по-разному проявляется при увеличении углов атаки (прямой ход, разрушение исходных структур потока) и при их уменьшении (обратный ход, восстановление исходных структур потока), что приводит к зависимости аэродина-

мических коэффициентов от направления изменения угла атаки, т. е. гистерезисному характеру зависимостей аэродинамических сил и моментов от углов атаки. Данное явление принято называть статическим аэродинамическим гистерезисом. Следует отметить, что возможно проявление динамического аэродинамического гистерезиса при наличии колебательного движения аэродинамического профиля [3].

Гистерезис подъемной силы и аэродинамического сопротивления является распространенным явлением для толстых криволинейных аэродинамических профилей, имеющих закругленную входную кромку при числе Рейнольдса менее 500000 [4, 5]. Однако исследования специалистов из ЦАГИ им. Жуковского показывают, что статический аэродинамический гистерезис проявляется при числах Рейнольдса до (1-4) • 106, причем установлено, что в петле гистерезиса может проявляться множество внутренних ветвей [6, 7].

При хордовом числе Рейнольдса незначительно меньшем 300000 (в зависимости от геометрии профиля) пограничный слой на профиле проходит через критическую область. Для некоторых профилей отрыв ламинарного пограничного слоя без обратного присоединения может происходить в результате значительного градиента давления после прохождения пика разрежения. Для других профилей переход пограничного слоя происходит вскоре после отрыва пограничного слоя, что обеспечивает обратное присоединение потока к спинке профиля. При низких числах Рейнольдса и углах атаки отрыв ламинарного потока, как правило, происходит без обратного присоединения. Поведение пограничного слоя при больших углах атаки определяет тип возникающей петли гистерезиса на аэродинамических характеристиках профиля. Если поток вплоть до больших углов атаки по-прежнему находится в оторванном состоянии, то наблюдается низкое значение Сушах, или петля гистерезиса с направлением против часовой стрелки. Если при умеренных углах атаки образуются отрывные пузырьки, то профиль демонстрирует большое значение Сушах, и наблюдается петля гистерезиса с направлением по часовой стрелке. Гистерезис является важным явлением, поскольку вызывает существенные различия в величине Сушах и ^/Х)шах. Гистерезис также оказывает влияние на восстановление из статического срыва и/или вращательного движения.

Главной целью представленной работы является экспериментальное исследование статического аэродинамического гистерезиса при об-

текании крыльевого профиля в аэродинамической трубе Aerolab EWT.

ОПИСАНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЙ ТРУБЫ AEROLAB EWT И ИСПОЛЬЗУЕМОГО ОБОРУДОВАНИЯ

Для проведения экспериментальных исследований статического гистерезиса при обтекании крыльевого профиля используется аэродинамическая труба Aerolab Educational Wind Tunnel (рис. 1), разработанная и произведенная в США. Aerolab EWT — это дозвуковая аэродинамическая труба с незамкнутым контуром, размеры рабочей области составляют 30.5×30.5×61 см. Диапазон скоростей потока в рабочей части аэродинамической трубы составляет от 10 до 65+м/с. Аэродинамическая труба оборудована вентилятором с 9-ю лопатками из упрочненного стекловолокна, максимальная мощность вентилятора 7.5 КВт при частоте вращения 2345 об/мин.

Рис. 1. Внешний вид аэродинамической трубы Aerolab EWT

Проточная часть аэродинамической трубы состоит из сужающейся области, рабочей области с камерой визуализации, диффузора и корпуса вентилятора. Обводы сужающейся области проточной части описываются полиномом 9-го порядка, вид которого является коммерческой собственностью Аего1аЬ. Степень сужения (отношение площади входа к площади выхода) составляет 9.5:1, что обеспечивает высокие характеристики и низкий уровень турбулентности при малых скоростях потока. Аэродинамическая труба оборудована алюминиевой гексагональной сотовой решеткой для выравнивания потока, а также двумя проволочными экранами для снижения уровня интенсивности турбулентности. Сотовая решетка и сетчатые экраны способствуют выравниванию поля параметров на входе в аэродинамическую

трубу, а также разрушению крупных вихрей в воздушном потоке. Рабочая область с камерой визуализации выполнена с уклоном 6° для снижения влияния нарастающего пограничного слоя на стенах аэродинамической трубы.

Аэродинамическая труба Аего1аЬ EWT оборудована специализированной системой позиционирования (рис. 2), включающей в себя: червячную передачу с диском управления, рычажный механизм, датчик угла установки модели (ротационный потенциометр). Система позиционирования обеспечивает изменение угла установки модели в диапазоне -20°…+20°. Система позиционирования крепится к поворотному столу аэродинамической трубы, что позволяет проводить экспериментальные исследования при одновременном изменении угла атаки и угла рыскания.

Рис. 2. Система позиционирования аэродинамической трубы Аего1аЬ EWT

Для определения аэродинамических нагрузок, действующих на исследуемую модель, используются стержневые аэродинамические многокомпонентные тензовесы (рис. 3), устанавливаемые в систему позиционирования. Тензовесы обеспечивают определение осевой силы, нормальной силы и момента тангажа.

Аэродинамическая труба Аего1аЬ EWT оснащена гребенкой приемников (рис. 4) полного давления потока в аэродинамическом следе модели. В гребенке использованы 18 приемников полного давления, которые оборудованы датчиками давления, включенными в единую систему сбора и анализа результатов экспериментальных исследований. Гребенка приемников полного давления может быть использована для определения сопротивления аэродинамической модели посредством анализа распределения полного давления в аэродинамическом следе модели.

Рис. 3. Внешний вид стержневых тензовесов

Рис. 4. Гребенка приемников полного давления для исследования распределения давлений в аэродинамическом следе модели

Для определения скорости потока воздуха на входе в рабочую область аэродинамической трубы установлено 4 приемника статического давления, которые объединены в единый коллектор для компенсации возможных неравно-мерностей потока (рис. 5). Приемники статического давления оснащены датчиками давления, интегрированными в единую систему сбора и анализа результатов, рис. 6.

Рис. 5. Коллектор приемников статического давления на входе в камеру визуализации

Рис. 6. Датчики давления, интегрированные в единую систему сбора и анализа данных

Для визуализации обтекания модели в аэродинамической трубе используется дым-машина Aerolab Smoke Generator (рис. 7). В качестве механизма генерации струи дыма используется атомизация белого минерального масла Kaydol. Дым-машина Aerolab Smoke Generator оснащена дожимным компрессором для формирования требуемого уровня давления в вытеснительной системе подачи масла. Номинальная мощность дым-машины составляет 400 Вт.

Рис. 7. Дым-машина Aerolab Smoke Generator

Для создания системы автоматического управления аэродинамической трубой и интегрированной системы сбора и анализа результатов экспериментальных исследований используется рабочая станция National Instruments, с установленным лицензионным программным обеспеченим LabView 8. s

£g KS ss ES JES Щ Щ №

Jn» twK fr— Я, jfel¡£9 J»-—У

Рис. 9. Интерфейс программы в среде LabView: a — основное окно программы; б — вывод аэродинамических нагрузок в графическом виде; в -визуализация результатов измерения датчиков давления

а

б

в

МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ

Объектом экспериментальных исследований является крыльевой аэродинамический профиль NASA GA(W)-1 (NASA LS(1)-0417). Суперкритический профиль был разработан под руководством Р.Т. Уиткомба в NASA Langley Research Center для применения на трансзвуковых и сверхзвуковых летательных аппаратах. Использование суперкритического профиля с изогнутой задней частью приводит к более равномерному распределению давления по хорде профиля, что способствует смещению центра давления к задней части и повышению первого критического числа Маха. Однако, экспериментальные исследования, проведенные в NASA, показали, что более равномерное распределение давления по хорде и сопутствующее снижение пика давления на спинке профиля препятствуют отрыву потока со спинки профиля при малых скоростях потока. Исследования специалистов NASA показывают, что суперкритический профиль NASA GA(W)-1 демонстрирует высокие характеристики при пониженных числах Рей-нольдса. Профиль NASA GA(W)-1 (рис. 10 и 11) имеет максимальную относительную толщину 17 % и отличается большим радиусом входной кромки. 0.15 0.10 0.05 0

-0.05 -0.10

составляет 140 мм, длина крыла составляет 210 мм.

г»

О 0. 1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.! а

0.9 1.0

б

Рис. 10. Внешний вид исследуемого аэродинамического профиля NASA GA(W)-1: а — обводы профиля в поперечном сечении; б — 3Б-модель профиля

По разработанной 3Б-САБ-модели была изготовлена модель крыла в ООО «Российский центр производства макетов и моделей». Модель изготовлена методом порошковой 3D-печати с применением принтера Z Corporation ZPrinter 350. Хорда аэродинамического профиля

Рис. 11. 3Б-геометрическая модель крыльевого профиля NASA GA(W)-1, установленная на стержневые тензовесы

При проведении экспериментальных исследований производится измерение атмосферного давления воздуха на входе в аэродинамическую трубу с помощью анероидного барометра, влажности воздуха с помощью гигрометра, а также температуры воздуха на входе с помощью цифрового термометра. Рнп- ),

Рвл

(2)

где ррасч — значение плотности воздуха, рассчитанное по давлению фактически влажного воздуха, но с использованием уравнения Мен-делеева-Клайперона для сухого воздуха; Ар -поправка на влажность воздуха к значению плотности, вычисленной по давлению влажного воздуха без учета влажности; р — относительная влажность воздуха; рнп — давление насыщения водяного пара при данной температуре; рвл — статическое давление влажного воздуха.

Скорость звука в потоке влажного воздуха можно определить с использованием следующих соотношений:

a = a

вл расч

(1 + Ак )

(1 -Ар)

^расч

К

расч

(4)

Ак =

К К

-1

(5)

1 +

0. 6215-с

9п

где арасч — значение скорости звука, рассчитанное по давлению фактически влажного воздуха, но по показателю адиабаты и формуле для сухого воздуха; Ак — поправка на влажность воздуха к значению показателя адиабаты сухого воздуха; кв — показатель адиабаты сухого воздуха; кп — показатель адиабаты водяного пара; с3в — удельная теплоемкость при постоянном

объеме сухого воздуха; сЭп — удельная теплоемкость при постоянном объеме водяного пара.

Коэффициент кинематической вязкости влажного воздуха определяется следующим образом:

Дц

V = V

вл расч

(1 — Др)’

(6)

где Vрасч — значение коэффициента кинематической вязкости, рассчитанное по давлению фактически влажного воздуха, но по коэффициенту динамической вязкости и формуле для сухого воздуха; Ац — поправка на влажность к коэффициенту динамической вязкости сухого воздуха.

Поправку на влажность к коэффициенту динамической вязкости сухого воздуха можно вычислить следующим образом:

. 1 А2″

Ац =

Цп

1 + 0.219

1 + 0.277

(•Рн.п.

—1

1 + 0.8881

Цп

—1

(•Рн.п.

1 +1.1261

Цв

12

(7)

где цп — динамическая вязкость водяного пара при соответствующей температуре.

Особенности используемой методики оценки влияния влажности на характеристики рабочей среды в аэродинамической трубе представлены в [8, 9].

В процессе экспериментальных исследований углы атаки задавались поворотным диском аэродинамической трубы и изменялись в диапазоне 1 = -20°…+20°. Дискретное отклонение модели из одного положения в другое реализо-

вывалось с помощью поворотного диска с шагом 1°.

Аэродинамические испытания проводились по следующей методике. Модель крыльевого профиля устанавливалась на державке стержневых тензовесов и отклонялась на начальный отрицательный угол атаки, соответствующий механическому упору системы позиционирования модели. Затем устанавливалось с помощью программы в среде LabView 8.6 некое значение частоты вращения вентилятора аэродинамической трубы, которое поддерживалось постоянным с помощью программно управляемого привода. При фиксированной частоте вращения вентилятора проводились измерения статических аэродинамических сил и моментов при дискретном отклонении угла атаки вплоть до достижения максимального угла атаки, соответствующего механическому упору системы позиционирования. В каждой серии испытаний определялись те особые значения угла атаки, в окрестностях которых наблюдалось резкое изменение аэродинамических нагрузок, вначале при увеличении угла атаки (1 > 0), а затем каждый раз без останова потока в аэродинамической трубе -при уменьшении угла атаки (1 < 0). Такая методика проведения экспериментальных исследований позволяет выявить существование областей гистерезисных зависимостей аэродинамических нагрузок от угла атаки, исследовать участки однозначных зависимостей сил и моментов от режимных параметров эксперимента, а также границ области гистерезиса.

Дополнительно проводится фотографирование картины обтекания крыльевого профиля при каждом дискретном изменении угла атаки. Визуализация картины обтекания крыльевого профиля с помощью дым-машины позволяет альтернативным методом выявить границы области гистерезиса аэродинамических характеристик посредством анализа структуры потока на спинке профиля. Визуализация с помощью дыма позволяет исследовать изменение и перестроение структуры течения на спинке профиля при каждом дискретном изменении угла атаки.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ АЭРОДИНАМИЧЕСКОГО ГИСТЕРЕЗИСА

В работе представлены результаты экспериментальных исследований аэродинамического гистерезиса при хордовом числе Рейнольдса 160000. На рис. 12 и 13 представлены графики изменения статических аэродинамических сил (подъемная сила, сила аэродинамического со-

Р

вл

2

вл

+

вл

ц

противления), действующих на крыльевой профиль при дискретном изменении угла атаки в

Рис. 12. Изменение подъемной силы профиля при дискретном изменении угла атаки

Анализ данных, представленных на рис. 12 и 13, позволяет выявить наличие петли гистерезиса на зависимостях статических аэродинамических сил, действующих на профиль при изменении угла атаки. В петле гистерезиса на зависимости подъемной силы направление движения по направлению часовой стрелки, в петле на зависимости аэродинамического сопротивления -против часовой стрелки.

наличия вязкостных касательных напряжений). При низких значениях угла атаки компонент вязкостного трения преобладает, в то время как компонент сопротивления давления пренебрежимо мал. При больших углах атаки наблюдается обратная картина.

1,8 у

-•-Увеличение угла атаки

1,6

^Уменьшение угла атаки

1,4

ш

£ 0,6

0 °’4

1 V 0,2

» I-1-\ ■ !■ о-»

■20 -15 -10 -5 0 5 10 15 20

Угол атаки (¡), град.

Рис. 13. Изменение силы сопротивления профиля при дискретном изменении угла атаки

На рис. 14 представлена петля гистерезиса соответствующим изменением структуры течения при обтекании крыльевого профиля. Сопоставление представленных структур течения указывает на физическую причину возникновения петли гистерезиса на зависимостях аэродинамических характеристик профиля при изме-

6 1

эс

га —

и о; га

х

£

V (О

i

1 1 ^ШШт

/

—Увеличение угла атаки —Уменьшениеугла атаки

11 13 15

Угол атаки (}), град.

17

19

Рис. 14. Изменение подъемной силы профиля при дискретном изменении угла атаки

в области петли гистерезиса

Следует отметить, что аэродинамическое сопротивление крыльевого профиля складывается из двух основных компонентов: компонента сопротивления от давления (который возникает из кормового и носового дисбаланса распределения давления) и компонента поверхностного трения (который возникает из-за

нении угла атаки, которая заключается в несоответствии структуры течения на прямом и обратном ходе. Для анализа механизма возникновения петли гистерезиса проведен анализ фотографий, которые отражают эволюцию структуры потока вокруг профиля на прямом и обратном ходе.

Таблица

Эволюция структуры течения вокруг крыльевого профиляпри прямом и обратном ходе эксперимента

Прямой ход — увеличение угла атаки

Обратный ход — уменьшение угла атаки

Окончание таблицы

Рис. 15. Изменение силы сопротивления профиля при дискретном изменении угла атаки

На рис. 15 представлена поляра исследуемого крыла с выявленной петлей гистерезиса в рассматриваемом диапазоне углов атаки.

В таблице представлена эволюция структуры течения вблизи спинки крыльевого профиля NASA GA(W)-1 при дискретном изменении угла атаки на прямом и обратном ходе. Полученные результаты позволяют выявить несоответствие структуры течения внутри петли гистерезиса, которая была зарегистрирована с помощью многокомпонентных тен-зовесов.

Это подтверждает результаты измерений аэродинамических нагрузок на крыльевой профиль.

На основе оригинальных идей, предложенных Horton [10], Russell [11] разработана теоретическая модель, которая характеризует образование отрывных пузырьков на аэродинамических профилях при низких числах Рейнольдса, которая схематично показана на рис. 16. Russell [11] предположил, что начальная точка плато давления отражает точку отрыва ламинарного пограничного слоя от верхней части аэродинамического профиля. Так как трансформация оторванного ламинарного пограничного слоя в турбулентный приведет к резкому росту давления, вызванному увлечением среды, точку окончания плато давления можно использовать в качестве точки трансформации пограничного слоя (т.е. там, где произошел переход ламинарного пограничного слоя в турбулентный пограничный слой).

Рост давления, обусловленный турбулентным переходом, всегда превосходит значение невязкого давления в точке присоединения пограничного слоя. Таким образом, точка равенства реально замеренного и невязкого поверхностного давления обозначает точку присоеди-

нения оторванного пограничного слоя. Следует добавить, что повторное присоединение оторванного пограничного слоя определяет гистерезис аэродинамических характеристик.

Actuai pre a surt di stnSutign with

» IW4in*r t«pir»t»ori bubbt*

Inviscld pre j jure distribution without laminar ирвгаЬоп bubWc

Рис. 16. Изменение силы сопротивления профиля при дискретном изменении угла атаки

Согласно работе Russell [11], расположение критических точек на профиле (отрыв, трансформация и присоединение пограничного слоя) при изменении угла атаки может быть найдено на основе измеренных распределений давления по профилю. Таким образом, для более детального исследования механизмов, отвечающих за возникновение петли гистерезиса, требуется определение эпюр распределения давления по профилю при различных углах атаки либо использование современных методов трассерной визуализации для определения векторного поля скоростей при обтекании профиля.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В работе представлены результаты исследования статического аэродинамического гистерезиса при обтекании крыльевого профиля NASA GA(W)-1.

Представлено описание аэродинамической трубы Aerolab Educational Wind Tunnel, установленной на кафедре авиационных двигателей УГАТУ. Также в работе представлена методика проведения экспериментальных исследований на аэродинамической трубе и используемое дополнительное оборудование.

Проведенные экспериментальные исследования с применением аэродинамических многокомпонентных стержневых тензовесов позволяют выявить петлю гистерезиса в протекании аэродинамических характеристик крыльевого профиля в срывной области рабочих режимов. Использование дым-машины для визуализации картины течения при обтекании профиля позволяет исследо-

вать эволюцию структуры течения вблизи спинки профиля. Результаты анализа картин течения подтверждают наличие гистерезисных характеристик крыльевого профиля. Обобщение теоретических и экспериментальных исследований гистерезиса при обтекании крыльевых профилей позволяет заключить, что гистерезис аэродинамических характеристик является фундаментальным свойством вязкой среды. Гистерезис аэродинамических характеристик связан с изменением характеристик пограничного слоя на спинке профиля и зависит от временной истории изменения режимных параметров.

Полученные в работе результаты обладают научной ценностью и практической значимостью при аэродинамическом проектировании летательных аппаратов. Однако вместе с тем полученные результаты могут быть применены при исследовании срывных характеристик лопаточных машин, поскольку протекающие процессы и управляющие ими физические механизмы являются идентичными. Комплекс экспериментальных исследований аэродинамического гистерезиса при обтекании изолированного профиля и решеток профилей может послужить экспериментальной базой для разработки эмпирических и полуэмпирических математических моделей, описывающих характеристики лопаточных машин в срывной области рабочих режимов.

В дальнейшем планируется проведение комплекса исследований по оценке влияния различных факторов на размеры, форму и расположение петли гистерезиса в срывной области режимов течения. К воздействующим факторам следует отнести число Рейнольдса, число Маха, интенсивность турбулентности, наличие пульсаций потока, форму профиля, радиус входной кромки и др.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Carmichael B. H. Low Reynolds number airfoil survey, Vol. 1, NASA CR-165803, 1981.

2. Шмитц В. Ф. Аэродинамика малых скоростей. М.: ДОСААФ, 1963. 60 с [V. F. Shmitz, Low-speed Aerodynamics (in Russian), Moscow: DOSAAF, 1963. 60 p]

3. McCorskey W. J. Unsteady airfoil, Ann. Rev. Fluid Mech. Vol. 14, 1982, pp. 285-311.

4. Mueller T. J. The influence of laminar separation and transition on low Reynolds number airfoil hysteresis, Journal of Aircraft, Vol. 22, No. 9, 1985, pp. 763-770.

5. Hoffmann J. A. Effects of freestream turbulence on the performance characteristics of an airfoil, AIAA Journal, Vol. 29, No.9, 1991, pp. 1353-1354

6. Гистерезис в аэродинамических характеристиках модели самолета с прямым крылом большого удлинения/ И.В. Колин [и др.] // Журнал теоретической физики. 2006. Т. 76, вып. 4. С.136-139 [I.V. Kolin et al. Aerodynamic hysteresis of the aircraft with straight high-aspect-ratio wing (in Russian), in Journal of Theoretic Physics, vol. 76, № 4, 2006, pp. 136-139].

7. Колин И. В. Временные реализации коэффициентов аэродинамических сил и моментов на прямоугольном крыле на режимах статического гистерезиса/ И.В. Колин, Т.И. Трифонова, Д. В. Шуховцов. Журнал теоретической физики. Т 71, вып. 7, 2001. С. 128-132. [I.V. Kolin, T.I. Trifanova, D.V. Shukhovtsov Rectangular wing static hysteresis aerodynamic forces and moments coefficients time realization (in Russian) in Journal of Theoretic Physics. 2001, vol. 71, № 7, pp. 128-132].

8. Бетина Е. Ю. Влияние влажности атмосферного воздуха на критерии подобия воздушных тече-ний/Е.Ю. Бетина// Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та. им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». — Вып. 1 (48). — Х., 2007. — с. 133-145 [E. Yu. Betina, Effect of atmospheric air humidity on airflows similarity numbers (in Russian) in Aircraft design and manufacturing problems: KHAI conference proceedings, vol. 1 (48), 2007, pp. 133-145].

9. Бетина Е.Ю. Учет повышенных температуры и влажности воздуха при определении основных масштабов подобия в случае удовлетворения критериев Фруда, Рейнольдса и Маха/Е. Ю. Бетина// Вопросы проектирования и производства конструкций летательных аппаратов: сб. науч. тр. Нац. аэрокосм. ун-та. им. Н.Е. Жуковского «ХАИ». Вып. 1 (56). 2009. С. 84-92 [E. Yu. Betina Effect of elevated temperature and humidity on main similarity scales if Froude, Reynolds and Mach numbers are equal (in Russian) in Aircraft design and manufacturing problems: KHAI conference proceedings, vol. 1 (56), 2009, pp. 8492].

10. Horton H.P. A Semi-Empirical Theory for the Growth and Bursting of Laminar Separation Bubbles, British ARC CP 1073, June, 1969.

11. Russell J. Length and Bursting of Separation Bubbles: A Physical Interpretation, Science and Technology of Low Speed Motorless Flight, NASA Conference Publication 2085, Part 1, 1979.

ОБ АВТОРАХ

МИХАЙЛОВ Алексей Евгеньевич, ст. преп. каф. авиац. двигателей, дипл. инж. по авиац. двигателям и энергетическим установкам (УГАТУ, 2010), канд. техн. наук по тепловым, электроракетным двигателям и энергоустановкам (УГАТУ, 2016) Иссл. в обл. рабочих процессов ГТД на установившихся и неустановившихся режимах работы.

АХМЕТОВ Юрий Мавлютович, доц. каф. прикладной гид-ромехники, зам. ген. дир. НИИТ. Дипл. инж.-мех. (УАИ, 1959). Канд. техн. наук по тепл. двигателям (МАИ, 1978). Иссл. в обл. газогидр. течений и систем упр. энергоустановок.

АХМЕДЗЯНОВ Дмитрий Альбертович, проф. каф. авиац. двигателей, зам. декана ФАД. Дипл. инж. по авиац. двигателям и энергетическим установкам (УГАТУ, 1997). Д-р техн. наук по тепловым, электроракетным двигателям и энергоустановкам ЛА (УГАТУ, 2007). Иссл. в обл. рабочих процессов в авиационных ГТД на установившихся и неустановившихся режимах, разработки математических моделей сложных технических объектов, САПР авиационных ГТД.

МИХАЙЛОВА Александра Борисовна, доц. каф. авиац. двигателей. Дипл. инж. по авиац. двигателям и энергетическим установкам (УГАТУ, 2008), канд. техн. наук по тепловым, электроракетным двигателям и энергоустановкам (УГАТУ, 2011). Иссл. в обл. процессов в компрессорах авиационных ГТД с использованием имитационного и 3D-CAD/CAE-моделирования.

METADATA

Title: An Experimantal research on wing airfoil aerodynamic hysteresis on AEROLAB EWT wind tunnel.

Authors: A. E. Mikhaylov1, Yu. M. Akhmetov2, D. A. Akhmedzyanov3, A. B. Mikhaylova4

Affiliation:

Ufa State Aviation Technical University (UGATU), Russia.

Email: 1mikhailov.ugatu@gmail. ru, [email protected], [email protected], [email protected]

Language: Russian.

Source: Vestnik UGATU (scientific journal of Ufa State Aviation Technical University), vol. 20, no. 1 (71), pp. 96-107, 2016. ISSN 2225-2789 (Online), ISSN 1992-6502 (Print).

Abstract: Low Reynolds number airfoil aerodynamic problems are discussed. The Aerolab EWT wind tunnel is used for experimental research. An experimental study was conducted to investigate the aerodynamic hysteresis of individual wing airfoil. The effect of Reynolds number on integral airfoil characteristics is analyzed.

Key words: Wing airfoil; wind tunnel; stall; aerodynamic hysteresis.

About authors:

MIKHAYLOV, Alexey Evgenyevich, senior lecturer, Dept. of Aircraft engines. Dipl. engineer in aircraft engines (2010), Cand. of Tech. Sci. (USATU, 2011). AKHMETOV, Yury Mavlyutovich, docent, Dept. of Applied Hydromechanics. Dipl. engineer in aircraft engines design (UAI, 1959). Cand. of Tech. Sci. (MAI, 1978). AKHMEDZYANOV, Dmitriy Albertovich, Prof., Dept. of Aircraft Engines. Dipl. engineer in aircraft engines design (USATU, 1997). Cand. of Tech. Sci. (USATU, 2000), Dr. of Tech. Sci. (USATU, 2007).

MIKHAILOVA, Alexandra Borisovna, docent, Dept. of Aircraft engines. Dipl. engineer in aircraft engines design (USATU, 2008). Cand. of Tech. Sci. (USATU, 2011).

все, что нужно знать об аттракционе

Аэродинамическая труба: все, что нужно знать об аттракционе

Развлечение понравится любителям экстрима. Летать в аэродинамической трубе могут почти все, так как это не несет рисков для здоровья. Аттракцион подарит массу удовольствия! Вы научитесь владеть телом в воздушном пространстве.

Аэротруба — это симулятор прыжков с парашютом, исключающий фактор экстрима. Посещать его вполне безопасно, не зря он пользуется огромной популярностью. Находящегося внутри тренажера человека от травм защищает ограждение полетной зоны. Кроме того, там всегда тепло и комфортно.

Кто может посещать аттракцион

Чтобы испытать незабываемые ощущения, необязательно быть спортсменом. К полетам в аэродинамической трубе допускаются люди возрастом от 5 лет. Не рекомендовано посещать аттракцион беременным женщинам. Кому еще противопоказаны подобные полеты? Людям, у которых были травмы плечевых суставов или позвоночника, нельзя испытывать нагрузки, действующие во время полета. Любой удар или скручивание может привести к серьезным проблемам.

Не допускаются к полетам люди с сердечно-сосудистыми заболеваниями и установленными кардиостимуляторами. Все желающие посетить аттракцион, у которых диагностированы какие-либо недомогания, должны предварительно проконсультироваться с врачом, чтобы исключить любые нарушения здоровья. Если вы получите одобрение от доктора, то сможете смело посещать тренировки в аэротрубе.

Главные предостережения

Желающим испытать незабываемые ощущения от полета не стоит исключать факторы риска.

Каждый посетитель проходит инструктаж, чтобы научиться правильно контролировать тело во время тренировки, поскольку мышцы испытывают серьезные физические нагрузки.

Радость от посещения аттракциона не дано испытать тем, кто весит больше 120 кг. Придется сбросить лишние килограммы, чтобы иметь возможность летать в аэродинамической трубе. Все, кто не достиг совершеннолетия, должны посещать симулятор в сопровождении взрослых. Кроме того, вас не допустят к полетам, если вы явитесь в состоянии алкогольного или наркотического опьянения.

Если вы не уверены, стоит попробовать или нет, то лучший вариант — связаться с инструктором аттракциона, который вы хотите посетить. Он сможет принять обоснованное решение с учетом безопасности. Если он не даст ответ по телефону, вам придется приехать по указанному адресу и поговорить с инструктором лично.

Все об аэродинамике — Магазин велосипедов в Сан-Диего

Лэнс Армстронг и Джордж Хинкапи в аэродинамической трубе Allied Aerospace

Эта статья состоит в основном из моделей, разработанных и задокументированных Джеймсом Мартином, доктором философии, FACSM, доцентом Университета Юты. Его веб-сайт находится здесь, а оригинальную статью можно найти здесь.

---

Термин «аэро» очень популярен для описания велосипедов, колес, шлемов и рулей.Однако действительно ли мы знаем, что означает « аэродинамика » и каковы последствия аэродинамики для вас: мы измерили сопротивление в аэродинамической трубе семи гонщиков, а затем заставили их ехать с тремя установившимися скоростями, в то время как мы измерили мощность с помощью Кривошип SRM и состояние ветра с анамометром. Результаты показывают, что наша прогнозируемая мощность соответствует нашей измеренной мощности со стандартной ошибкой в ​​5 Вт, и демонстрируют, что это действительная модель мощности во время реальной езды на велосипеде.

Знание мощности, необходимой для данной скорости езды, может быть бессмысленным, если вы не знаете, сколько мощности вы можете произвести.Если вы, как триатлонист или дуатлет, одинаково хорошо подготовлены к езде на велосипеде и бегу, и имеете среднюю экономию бега (1,6 ккал / кг / милю) и среднюю эффективность езды на велосипеде (общая эффективность езды на велосипеде 19%), ваш устойчивый выход мощности можно оценить по это простое уравнение:

Мощность (ватт) = 60 * Масса тела (фунты) / время пробега (минуты).

На основе этого уравнения в таблице 1 представлена ​​расчетная выходная мощность для 4 категорий триатлонистов / дуатлонистов. Имейте в виду, что если вы оцениваете свою мощность в мультиспортивном мероприятии, вам следует использовать время «мульти-спортивного бега», тогда как если вы оцениваете свои результаты в гонке на время в гонке на время, используйте время «только бег».Эта расчетная выходная мощность будет использоваться для иллюстрации влияния аэродинамики на различных гонщиков.

ТАБЛИЦА 1. Расчетная выходная мощность при езде на велосипеде для человека весом 70 кг на основе времени бега в нескольких видах спорта 10 км

	Элит	Хорошо обученный	Обучено	Развлекательный
10k Время	35 мин	40 мин	48 мин	60 мин
МОЩНОСТЬ	264 Вт	231 Вт	192 Вт	154 Вт

Хотя много внимания уделяется аэродинамике оборудования, самым важным аэродинамическим фактором для комбинации велосипеда и гонщика является гонщик.Типичный велосипедист весом 70 кг на обычном велосипеде со стандартными колесами имеет сопротивление около 8 фунтов; лучшее положение уменьшит сопротивление примерно до 7 фунтов; а отличное положение даст сопротивление 6 фунтов. Основываясь на этих показателях сопротивления и оцененной выше выходной мощности, можно использовать уравнение 1 для прогнозирования влияния этих положений на характеристики езды на велосипеде на ровной трассе без ветра, показанной в таблицах 2 и 2a. Различия в производительности без изменения мощности значительны и составляют примерно 6 минут при переходе от типичного положения к отличному.

ТАБЛИЦА 2: Прогнозируемое время 40 км, ровный курс, спокойные условия, 3 положения тела, стандартные колеса.

Позиция	Перетаскивание @ 30 миль / ч	Элит	WellTrained	Обучено	Развлекательный
Типичный	8,0	62:49	65:51	70:16	76:01
Хорошо	7,0	60:14	63:07	67:22	72:57
Отлично	6. 0	57:23	60:10	64:07	69:47

ТАБЛИЦА 2a: Прогнозируемая экономия времени для 40 км на основе 2 положений тела по сравнению с типичным положением, ровным курсом, спокойными условиями, стандартными колесами.

Позиция	Перетаскивание @ 30 миль / ч	Элит	WellTrained	Обучено	Развлекательный
Типичный	8.0	62:49	65:51	70:16	76:01
Хорошо	7,0	2:35	2:44	2:54	3:04
Отлично	6,0	5:26	5:41	6:09	6:14

---

Аэродинамическое позиционирование

1. Горизонтальный торс. Определяется тем, что ваша грудь или, что еще лучше, ваша спина параллельна земле, это абсолютно самый важный элемент, так как он может привести к большим изменениям аэродинамического сопротивления.К сожалению, этого может быть труднее всего, потому что, когда вы приближаетесь к этой позиции, ваши бедра начинают касаться туловища. Это вмешательство накладывает ограничения на аэродинамическое положение вашего тела, но связано с традиционной геометрией велосипеда (то есть углами подседельной трубы от 73 до 75 градусов). Способ преодолеть это ограничение — перейти в более переднее положение, которое позволит вам перекатывать все тело вперед. Предупреждение: подседельный штырь в переднем положении и длинный круто опущенный вынос руля могут позволить вам занять хорошее аэродинамическое положение, но в результате велосипед будет плохо сбалансирован, и ездить на нем будет опасно.Гораздо лучший подход — купить раму, предназначенную для езды вперед. Эти позы неудобны по двум причинам. Прежде всего, поворачивая бедра вперед, чтобы горизонтальное положение туловища находилось в горизонтальном положении, вы переносите свой вес прямо на мягкие и нежные части тела. В частности, езда в таком положении может усугубить состояние простатита, который часто встречается у велосипедистов. Дополнительная обивка сиденья помогает, но не устраняет проблему. По-настоящему анатомическое седло, которое распределяет вес вашего тела по всему сиденью, действительно может помочь.Некоторые райдеры пытаются решить эту проблему, наклоняя нос седла вниз, но это приводит только к тенденции соскользнуть с седла и напрягать мышцы плеч и рук. Во-вторых, и в гораздо меньшей степени, вы склонны болеть шею в первые несколько поездок, дискомфорт уменьшается со временем и может быть сведен к минимуму с помощью растяжки и массажа. Эти недостатки минимальны, потому что вам не нужно ежедневно ездить в переднем положении, чтобы двигаться быстро. Мой опыт работы с Team EDS, а также с моим собственным байком показывает, что вам нужно кататься на нем только раз в неделю (может быть, меньше), чтобы оставаться адаптированным к позиции.

2. Узкие налокотники. Узкие локти — важная деталь аэродинамической позы. Однако масштабы улучшения намного меньше, чем достигаемые при горизонтальном положении туловища. Исследования, проведенные Буном Ленноном, показали, что незначительные изменения ширины локтя и угла аэродинамической штанги могут существенно повлиять на сопротивление. Это исследование проводилось на велосипедах с традиционной геометрией, с туловищем, принявшим характерную чашевидную форму, и, вероятно, иллюстрирует необходимость блокировать поток воздуха из области торса.Более свежие данные о всадниках в горизонтальном положении туловища показывают гораздо меньший эффект от этих переменных. Я не считаю, что эти два вывода противоречат друг другу, скорее, они указывают на то, что когда туловище расположено горизонтально, вы мало что можете сделать, чтобы улучшить или ухудшить аэродинамическое сопротивление.

3. Ширина до колена может изменять аэродинамическое сопротивление на полфунта. Вращение педалями, когда колени находятся близко к верхней трубе, является важной частью хорошей аэродинамики.

---

Power vs.Позиционирование

Есть ли компромисс между положением и выходной мощностью? Если сделано плохо, может быть, но если сделано хорошо, нет. Хейл и др. (MSSE, май 1995 г.) исследовали этот вопрос, и результаты показывают, что сердечно-сосудистая нагрузка при заданной мощности увеличивается за счет уменьшения угла туловища к бедру. Поэтому, если вы опускаете локти, вам может потребоваться сдвинуть седло вперед, чтобы поддерживать угол между туловищем и бедром, одновременно получая более низкое, почти горизонтальное положение туловища.

---

Аэродинамика и гоночные колеса

Воздействие аэродинамических колес может быть значительным. Они могут снизить аэродинамическое сопротивление примерно на 0,4 фунта по сравнению со стандартными колесами со спицами из круглой проволоки, и для их вращения требуется примерно половина мощности. В следующих примерах я буду использовать передний диск Specialized с 3 спицами и задний двояковыпуклый диск. Таблицы 3 и 3a показывают прогнозируемое влияние этого колеса на результаты гонок на время 40 км.

Позиция	Перетаскивание @ 30 миль / ч	Элит	WellTrained	Обучено	Развлекательный
Типичный	7.6	61:40	64:38	68:54	74:39
Хорошо	6,6	58:58	61:47	65:55	71:23
Отлично	5,6	55:57	58:39	62:35	67:47

ТАБЛИЦА 3a: Прогнозируемая экономия времени на 40 км за счет использования аэроколес по сравнению со стандартными колесами, ровный курс, спокойные условия, 3 положения тела.

Позиция	Перетаскивание @ 30 миль / ч	Элит	WellTrained	Обучено	Развлекательный
Типичный	7,6	1:09	1:13	1:22	1:22
Хорошо	6,6	1:16	1:20	1:27	1:34
Отлично	5,6	1:26	1:31	1:32	2: 0

Точно так же влияние аэродинамических рам может быть значительным.Лучшие рамы могут снизить сопротивление еще на 0,3 фунта по сравнению с трубами круглой рамы. Критическими областями рамы являются передняя кромка (вилка, рулевая колонка, руль) и область между ногами гонщика. Рамы, которые работают лучше всего, как правило, имеют передние края и подседельные трубы в форме воздушной фольги (или не имеют подседельных труб). Эффекты аэрофрейма оценены в таблице 3.

ТАБЛИЦА 4: Прогнозируемое время 40 км, ровный курс, спокойные условия, 3 положения тела, аэро колеса, аэро-рама.

Позиция	Перетаскивание @ 30 миль / ч	Элит	WellTrained	Обучено	Развлекательный
Типичный	7.3	60:53	63:47	68:04	73:40
Хорошо	6: 3	58:05	60:51	64:55	70:21
Отлично	5,3	54:59	57:39	61:30	66:38

ТАБЛИЦА 4a: Прогнозируемая экономия времени на 40 км за счет использования аэрофрейма по сравнению со стандартной рамой, ровный курс, спокойные условия, 3 положения тела.

Позиция	Перетаскивание @ 30 миль / ч	Элит	WellTrained	Обучено	Развлекательный
Типичный	7,3	0:47	0:51	0:50	0:59
Хорошо	6: 3	0:53	0:56	1:00	1:02
Отлично	5,3	0:58	1:00	1:05	1:09

---

Вес по сравнению сАэродинамика

Влияние легких компонентов, кажется, представляет интерес для многих триатлонистов / дуатлонистов; однако влияние веса на результативность езды на велосипеде может быть не столь значительным, как можно было бы ожидать. Чтобы проиллюстрировать влияние веса, был смоделирован очень сложный 40 км назад и вперед, состоящий из постоянного уклона 3%, что приводит к 600 м или примерно 1970 футам подъема / спуска с аэродинамическими велосипедами, которые весят 22 фунта и 17 фунтов, и немного меньший аэробайк / положение, которое весит 17 фунтов. Результаты представлены в таблицах 5 и 5а.

ТАБЛИЦА 5: Прогнозируемое время 40 км, 3% уклон на выходе и обратный курс, спокойные условия, 2 положения тела, аэро колеса, 3 велосипеда.

Вес велосипеда.	Перетаскивание @ 30 миль / ч	Элит	WellTrained	Обучено	Развлекательный
22 фунта	6,3	65:04	69:38	76:55	87:24
17 фунтов	6: 3	64:37	69:05	76:12	86:27
17	6.8	65:52	79:22	77:31	87:47

ТАБЛИЦА 5a: Прогнозируемые изменения за 40 км из-за веса и аэродинамики, 3% уклона и обратного курса (600 м или ~ 1970 футов подъема / спуска), спокойные условия, 2 положения тела, аэродинамические колеса, 3 велосипеда.

	Элит	WellTrained	Обучено	Развлекательный
Велосипед с 23 фунтов на 17 фунтов	-0: 27	-0: 33	-0: 43	-0: 57
0.На 5 фунтов больше сопротивления на 17-фунтовом велосипеде	+0: 48	+0: 44	+0: 36	+0: 23
0,5 фунта Больше сопротивления на велосипеде 23 фунта	+1: 15	+1: 17	+1: 19	+1: 20

Сверхлегкий байк на очень сложном маршруте лазания сэкономит вам всего около 30 секунд до 1:00, но если этот более легкий байк хоть немного ухудшит вашу аэродинамику, вы станете МЕДЛЕЕ на 23–48 секунд.Интересно, что более легкий вес больше помогает более медленным гонщикам. Увеличение сопротивления на 0,5 фунта замедляет вас примерно на 1:15 на велосипеде того же веса.

---

Ветровые эффекты

До сих пор все моделировалось в спокойных условиях. Эффекты ветра могут быть замечательными, в основном потому, что вы проводите больше времени при встречном ветре, чем при попутном ветре, и, следовательно, более медленная часть встречного ветра оказывает большее влияние на среднюю скорость.Таблица 6 демонстрирует влияние ветра 5 и 10 миль / ч на прямой и обратный курс, прямой встречный ветер в одну сторону, попутный ветер — в другую.

ТАБЛИЦА 6: Прогнозируемое время 40 км, прямой выход и обратный курс, ветреные условия, хорошее положение тела, аэроколеса, аэро-рама.

Ветер	Перетаскивание @ 30 миль / ч	Элит	WellTrained	Обучено	Развлекательный
Спокойствие	6,3	58:05	60:51	64:55	70:21
5 миль / ч	6: 3	58:45	61:39	65:52	71:31
10 миль / ч	6. 3	60:48	63:58	68:40	75:02

Аэродинамика

Мы были одержимы тем, чтобы делать велосипеды быстрее более 20 лет, и все это время применяли аэродинамические методы.

ГДЕ НАХОДИТСЯ ЦЕЛЕВЫЕ ОБЛАСТИ ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ТРЕУГОЛЬНИКА ТРИАТЛОННОГО ВЕЛОСИПЕДА?
За прошедшие годы мы обменялись множеством идей с Cervelo и рады сообщить, что можем показать вам одно из лучших симуляций CFD, когда-либо проводившихся на велосипеде и всаднике.На приведенной ниже диаграмме показаны синие области низкого давления, которые лучше всего подходят для добавления аксессуаров с одновременным уменьшением сопротивления.

Изображение предоставлено Cervelo

1. Обратите внимание на синюю область позади стебля. Здесь мы добавляем мешки XLAB Top Tube, чтобы уменьшить сопротивление выноса штанги.
2. Синяя область за седлом — это место, где мы добавляли задние держатели для бутылок XLAB с начала 90-х годов.
3. Обратите внимание, что за нижней трубкой есть синяя область низкого давления, куда мы добавляем аэродинамический баллон XLAB AERO TT.
4. Есть еще более важная область в передней части велосипеда, где возникает сопротивление между аэробиками.

Мы покажем вам, как мы применили аэродинамический дизайн к аэродинамическим рулям, мешкам с верхней трубкой, баллонам с рамой, задней гидратации.

---

1. КАК МЫ СДЕЛАЛИ АЭРОБАРЫ БЫСТРЕЕ TOP

Наша задача заключалась в том, чтобы уменьшить аэродинамическое сопротивление аэродинамических рулей и в то же время добавить более быстрый и безопасный источник гидратации где-нибудь в области аэродинамических рулей.Уменьшение аэродинамического сопротивления означает уменьшение силы, необходимой для проталкивания аэродинамических рулей в воздухе.

НАПРАВЛЕНИЕ ВЕТРА

Хотя во время езды часто возникает ощущение, что ветер часто бывает встречным, чаще всего он дует слегка с одной стороны.

На рисунке A ниже представлен анализ вычислительной гидродинамики (CFD) с ветром, пересекающим предплечья под углом 20 градусов к направлению движения. Красная и желтая зоны указывают на высокое давление, а синие зоны — на низкое.Вы можете видеть, что воздушный поток опускается между руками и бурно закручивается. Сопротивление при таком расположении составляло 19,3 грамма. Мы могли бы описать это более технически, но мы не стремимся произвести впечатление, мы стремимся сообщить, как мы проектируем и какие передовые инструменты мы используем.

РИСУНОК A

ЗАПОЛНЕНИЕ БЕЗОПАСНОСТИ

Наша следующая мысль заключалась в том, чтобы попытаться заполнить промежуток между предплечьями бутылкой с водой стандартного размера. На рисунке B показано CFD-моделирование бутылки XLAB AQUA-SHOT между рукавами.Воздушный поток теперь остается в основном над рычагами и снижает сопротивление по сравнению с отсутствием баллона на Рисунке A. Сопротивление снижено до 15,2 грамма, что дает экономию 21%.

РИСУНОК B

Благодаря преимуществу уменьшения сопротивления за счет добавления баллона по горизонтали между предплечьями, мы представили ПЕРВУЮ В МИРЕ ГОРИЗОНТАЛЬНУЮ УСТАНОВКУ ДЛЯ БУТЫЛКИ В СЕНТЯБРЕ 2009 ГОДА .

В своей первой гонке XLAB TORPEDO MOUNT со стандартной бутылкой выиграл чемпионат мира по IRONMAN 70.3.Крепление XLAB TORPEDO MOUNT имело оглушительный успех и, как и большинство хороших изобретений, было немедленно скопировано другими компаниями.

НАУЧНО ЗАПОЛНИТЕ ПРОБЕЛ — Разработка многоразового баллона TORPEDO

Мы знали, что стандартная бутылка не идеальной формы, поэтому потратили несколько лет на разработку горизонтальной бутылки, которая удовлетворяла бы некоторым жестким критериям.

1. Сопротивление должно быть как минимум на 60% меньше, чем у стандартной бутылки.
2. Необходимо использовать стандартную клетку XLAB, чтобы спортсмены также могли носить с собой бутылки Standard или Aid Station. .
3. Необходимо установить компьютер перед баллоном для улучшения аэродинамики компьютера.
4. Должен быть вмещен 26 унций, поскольку большинство стандартных бутылок Aid Station составляют 24 унции.

На рисунке C показана стандартная бутылка со скоростью ветра 30 миль в час. Красная и желтая зоны высокого давления находятся на передней части баллона, синяя — это зоны низкого давления, а зеленые зоны нормализованного воздушного потока. На скорости 30 миль в час сопротивление стандартной бутылки составляло 15.6 грамм

РИСУНОК C

При разработке баллона TORPEDO было обнаружено, что использование хвостовой части Камма и выпрямителей потока на задней части резко снижает сопротивление. Также было важно сохранить идеальный коэффициент стройности, который равен длине, деленной на ширину. Чем длиннее и тоньше, тем меньше сопротивление и уменьшается коэффициент сопротивления. Нашей целью было соотношение 3,75: 1, и мы фактически улучшили его до 3,82: 1.

На рисунке D показана последняя бутылка TORPEDO с сопротивлением всего 5.5 граммов, удивительное уменьшение сопротивления на 64,7% по сравнению со стандартной бутылкой . Когда вы объединяете все аэродинамические факторы, экономия на скорости 25 миль в час составляет примерно 112 секунд во время триатлона на полную дистанцию.

РИСУНОК D

НЕСКОЛЬКО СОВЕТОВ ПОМОГАЮТ МАКСИМАЛЬНО ЭКОНОМИЯ АЭРОДИНАМИКИ.

1. Убедитесь, что верхняя поверхность бутылки отрегулирована на уровне верхней поверхности предплечий. Для этого используйте проставки XLAB аэродинамической формы.
2. Убедитесь, что передняя часть крепления для бутылки очень тонкая, как у XLAB Torpedo Mini Mount, или имеет аэродинамическое поперечное сечение.
3. Вы хотите попробовать заполнить промежуток между руками, чтобы получить максимальную экономию времени. Так что поместите компьютер как можно дальше вперед, и тогда бутылка TORPEDO должна заполнить остальное пространство между вашими руками. Если у вас более короткие руки, используйте крепление Space Saver и поставьте компьютер на бутылку.

ОБЩАЯ ЭКОНОМИЯ ЗАСЛУЖИВАНИЯ СИСТЕМ XLAB TORPEDO МОЖЕТ СОСТАВЛЯТЬ ОТ 112 СЕКУНД НА 25 миль / ч, ДО 142 СЕКУНД НА 20 миль / ч ДЛЯ ПОЛНОЙ ГОНКИ.

---

2.КАК УМЕНЬШИТЬ ВЕРХНУЮ ВЕРШИНУ

Сопротивление выноса выноса может быть значительным, если только байк не супербайк и вынос выноса на уровне верхней трубы. На рисунке E показан воздушный поток со скоростью 30 миль в час, проходящий через верхушку штанги высотой 2,5 дюйма, имеющей сопротивление 59 граммов.

РИСУНОК E

На рис. F показано улучшение воздушного потока и снижения сопротивления до 1 грамма благодаря мешку XLAB, расположенному рядом со штоком, что составляет огромные 98,3%.

РИСУНОК F

На супербайках и выносе выноса на уровень верхней трубы триатлонисты могут носить питание на верхней трубе с сумкой, аналогичной показанной на рисунке G, и имеют сопротивление 5. 3 грамма при 30 милях в час.

РИСУНОК G

ПОЛЕЗНЫЙ НАКОНЕЧНИК ДЛЯ СУМК, ПРИМЕЩЕННЫХ К СТЕРЖНЮ

Всегда согласовывайте высоту мешка с высотой стержня.

ОБЩАЯ ЭКОНОМИЯ ПРИ БЕЗОПАСНОСТИ XLAB AERO Top Tube может составлять от 123 секунд при 25 милях в час до 156 секунд при 20 милях в час во время полной дистанции.

---

3. КАК УМЕНЬШИТЬ ЗАЩИТУ БУТЫЛКИ РАМЫ

Доступны три варианта: стандартный баллон, аэро баллон или без баллона. Сопротивление стандартной круглой бутылки нижней трубкой с клеткой может варьироваться от 40 до 50 граммов.Аэродинамический баллон, такой как XLAB Aero TT, будет иметь сопротивление 20-25 граммов.

ОБЩАЯ ЭКОНОМИЯ ПРИ БУТЫЛКЕ AERO TT МОЖЕТ СОСТАВЛЯТЬ ОТ 51 СЕКУНД НА 25 миль в час ДО 64 СЕКУНД НА 20 миль в час ЗА ПОЛНУЮ ДАЛЬНУЮ ГОНКУ.

Тестирование показало значительную экономию за счет перемещения баллона позади гонщика. Приведенная ниже информация предназначена для простого извлечения бутылки, а не для дополнительной экономии от размещения бутылки позади всадника.

ОБЩАЯ ЭКОНОМИЯ ПРИ СНИМАНИИ БУТЫЛКИ И КЛЕТКИ МОЖЕТ СОСТАВИТЬ ОТ 96 СЕКУНД НА 25 миль / час ДО 122 СЕКУНД НА 20 миль / час ЗА ПОЛНУЮ ГОНКУ.

---

4. КАК БУТЫЛКИ ЗА ВСАДНИКОМ УМЕНЬШАЮТ ВЕРХНИЙ

Область позади водителя имеет наибольший потенциал для снижения сопротивления. Мы впервые обнаружили это в начале 90-х во время обширных испытаний в низкоскоростной аэродинамической трубе Сан-Диего, считающейся самой точной в стране для испытаний велосипедов. Экономия от задних багажников зависит от формы спины гонщика и расположения заднего багажника. XLAB разработал жилет Slipstream Vest, чтобы внимательно изучить области турбулентности, наблюдая за потоком пучков шерсти.Недавние исследования подтвердили то, что мы видели в аэродинамической трубе.

ОДИНАРНЫЕ ЗАДНИЕ ДЕРЖАТЕЛИ ДЛЯ БУТЫЛКИ

Когда всадник едет за другим гонщиком, гонщику, находящемуся сзади, требуется уменьшение мощности из-за меньшего сопротивления, поскольку он едет в следе с низким давлением впереди идущего гонщика. Это может быть сокращение до 29%. Другой результат заключается в том, что гонщик, идущий впереди, также движется быстрее, поскольку воздух видит двух гонщиков как виртуально связанных, и воздушный поток перепрыгивает зазор между гонщиками, вызывая меньшее сопротивление переднего гонщика.

Итак, идея состоит в том, чтобы поместить задний баллон в сквозное отверстие всадника, другими словами, в зоне низкого давления, как правило, в месте спинки сиденья / подседельного штыря. Один пытается заполнить пустоту низкого давления позади гонщика. Это было подтверждено в туннелях по всему миру в течение многих лет, но недавно было подтверждено тестированием Velodrome с использованием технологии Alphamantis с чемпионами мира, которые могут удерживать постоянные аэродинамические позиции и выходную мощность.

Добавление одинарного заднего держателя для бутылок XLAB сократило время гонки на полную дистанцию ​​на 102 секунды (1 мин 42 секунды) при выходной мощности 200 Вт.Эта экономия вдобавок к экономии времени за счет снятия бутылки и клетки с нижней трубы.

ОБЩАЯ ЭКОНОМИЯ ПРИ ДОБАВЛЕНИИ задней части XLAB МОЖЕТ СОСТАВЛЯТЬ ОТ 102 СЕКУНД НА 25 Милях в час ДО 129 СЕКУНД НА 20 миль в час В ПОЛНОЙ ДИСТАНЦИИ.

ОБЩАЯ ДИАГРАММА ЭКОНОМИИ

Хорошая новость в том, что чем медленнее вы работаете, тем больше времени вы экономите. Получайте удовольствие от представленных ниже данных и выбирайте, какой аксессуар XLAB попробовать в следующий раз!

• ДОБАВЛЕННАЯ СИСТЕМА XLAB TORPEDO СОХРАНЯЕТ 112–142 СЕКУНД
• ДОБАВЛЕННАЯ СУМКА XLAB TOP TUBE BAG СОХРАНЯЕТ 123 ДО 156 СЕКУНД
• XLAB AERO TT ЗАМЕНА СТАНДАРТНОЙ БУТЫЛКИ НА РАМЕ ЭКОНОМИЯ от 51 до 64 секунд
• СНЯТИЕ СТАНДАРТНОЙ БУТЫЛКИ И КЛЕТКИ ИЗ РАМЫ СОХРАНЯЕТ 96 ДО 122 СЕКУНД
• ДОБАВЛЕННАЯ СИСТЕМА ОДНОЙ ЗАДНЕЙ БУТЫЛКИ XLAB СОХРАНЯЕТ от 102 до 129 секунд

ОБЩАЯ ЭКОНОМИЯ ПРИ ИСПОЛЬЗОВАНИИ:

• XLAB TORPEDO AEROBAR SYSTEM
• СУМКА XLAB TOP TUBE BAG
• СИСТЕМА БУТЫЛКИ, ОДИНАРНАЯ Задняя XLAB
• ИЗВЛЕЧЕНИЕ СТАНДАРТНОЙ БУТЫЛКИ И КЛЕТКИ ИЗ РАМЫ СОХРАНЯЕТ 96 ДО 122 СЕКУНД
• СНЯТИЕ БУТЫЛКИ И КЛЕТКИ ИЗ НИЖНЕЙ ТРУБЫ

ЭКОНОМИЯ от 7 минут 21 секунды (при 25 миль в час) до 9 минут 15 секунд (при 20 миль в час)

Рама аэродинамики, смесительные детали, дисковые тормоза и многое другое — VeloNews.

com

Аэродинамика новой и старой рамы

Дорогой Леннард,
Поскольку большинство изготовителей каркасов из углеродного волокна, кажется, используют камерные хвостовики (такие современные, как Chevy Vega ’71!) Для аэродинамических целей, я задумался о взаимосвязи между площадью поперечного сечения и формой. Является ли современная карбоновая рама более или менее аэродинамической, чем моя 25-летняя стальная рама, с круглым поперечным сечением, но с гораздо меньшей площадью, подверженной воздействию ветра?
— Стив

Дорогой Стив,
Форма имеет большое значение.Я помню, как однажды читал статистику об антенне в самолете; это было что-то вроде того, что если она имеет круглое поперечное сечение, то тонкая маленькая антенна имеет такое же сопротивление, как и одно из целых крыльев самолета. Возможно, я ошибаюсь в относительных величинах, но вы поняли идею.

Если вы посмотрите на цифры в этой диаграмме коэффициента сопротивления, вы увидите, что круглая форма примерно в два раза быстрее, чем квадратная форма, но похоже, что круглая труба должна быть меньше одной десятой толщины, чем труба в форме крыла раньше. у него такое же сопротивление.Разумеется, круглое поперечное сечение применимо к вертикальным трубам на ветру, приближаясь только к рулевой трубе, подседельной трубе и подседельному штырю, хотя воздух вокруг подседельной трубы и подседельного штыря настолько «грязен», когда он движется вокруг движущихся ног, что величина разница в сопротивлении меньше. Верхняя труба, идущая параллельно ветру, не добавляет сопротивления, а нижняя труба, которая пересекает ветер под углом, имеет овальное поперечное сечение, насколько ветер «видит», и это быстрее, чем круглая форма.
— Леннард

Использование Dura-Ace 9000 со старыми колесами

Уважаемый Леннард,
Я езжу на Specialized S-Works Roubaix 2014 года с карбоновыми колесами Roval CLX40 и кассетой Dura-Ace CS 9000 11 × 28.

Я хотел бы установить старую (примерно 2008 г.) пару колес Mavic Ksyrium SSC в качестве запасного. Подойдут ли эти колеса / ступицы к кассете CS 9000 11 x 28? Если нет, как определить, какие колеса будут работать с этой кассетой?

Также, если с Ksyrium работает, переключение будет чистым и плавным? Мне понадобятся проставки?
— Эрик

Уважаемый Эрик,
Как я уже сказал, ваши колеса Mavic Ksyrium будут работать с 11-скоростной кассетой, если вы удалите прокладку, которая находится за 10-скоростной кассетой.

Я не могу гарантировать, что первая шестерня будет находиться на таком же расстоянии от дропаута, что и на Rovals, поэтому вам может потребоваться немного подправить регулировку троса (или электронную регулировку). Как только это будет сделано, оно тоже изменится.
— Леннард

Смешивание 10- и 11-скоростных компонентов

Уважаемый Леннард,
Я прочитал все колонки о совместимости, которые вы написали, но, похоже, ни один из них не подходит для моей ситуации. Я только что купил велосипед Tri с настройкой Ultegra (11 скоростей).Раньше я делал колесо PowerTap для своего шоссейного велосипеда, которое является 10-скоростным (в основном 105 компонентов с несколькими компонентами Tiagra). Я хотел бы использовать колесо PowerTap для обоих велосипедов (переключение вперед и назад). Веломагазин без проблем поставил 11-скоростную кассету Ultegra на колесо PowerTap. Однако они говорят, что единственный способ заставить это колесо работать с 10-скоростной — это обновить весь набор компонентов до Ultegra, что стоит 1000 долларов. На самом деле не хочу этого делать. Есть ли способ заставить 11-скоростную кассету работать на 10-скоростном велосипеде?
— Мэтью

Уважаемый Мэтью,
Конечно, есть способ заставить это работать! Вы не можете использовать 11-скоростную кассету с 10-скоростной трансмиссией, но вы можете использовать это колесо; вам просто нужно будет переключать кассеты, когда вы переключаете колесо между велосипедами.Все, что вам нужно сделать, это поставить 2-миллиметровую круглую шайбу позади 10-скоростной кассеты, когда вы устанавливаете ее на колесо. Это то же самое, что давно требовалось для установки 10-скоростной кассеты на корпусе свободной втулки Mavic, так что вы можете просто получить прокладку Mavic, если у вас еще нет чего-то, что соответствовало бы всем требованиям.
— Леннард

Помощь с приклеиванием трубок

Дорогой Леннард,
Я попал в небольшую головоломку с углеродом, приклеивая новые колеса. Я взял набор новых Easton EC90 Aero 55s и 2 Conti Competitions толщиной 25 мм. Я использую специальный цемент Conti Carbon. Я уже 20 лет не клею трубы, поэтому стараюсь делать это по инструкции. Я читаю литературу по производству шин и колес. Вот моя проблема: Continental рекомендует отшлифовать карбоновый обод перед приклеиванием. Я даже нашел видео Conti, где они говорят, что это «чрезвычайно важно». В буклете Истона говорится, что нельзя использовать проволочную щетку и наждачную бумагу. Я протер диски спиртом и тканью.Очевидно, что шероховатая поверхность обеспечит мне лучшее сцепление, но я не хочу повредить свои новые колеса перед первой милей. Я также не хочу, чтобы у меня скатывались и ломались ключицы. Какой правильный путь сюда?
— Дрю

Уважаемый Дрю,
Главное, чтобы на клеевой поверхности обода не было каких-либо антиадгезионных веществ, так как клей не прилипнет к нему (и ваша шина сможет скатиться). Нет гарантии удаления смазки для формы с помощью растворителя. Поэтому я слегка отшлифовал станины с карбоновыми ободами, а затем очистил их спиртом перед приклеиванием. Я стараюсь не зашкурить волокна; Я просто стираю верхнее покрытие.

Тем не менее, я вспоминаю несколько лет назад в одном из многочисленных испытаний склеивания трубок, опубликованном С.С. «Чипом» Ховатом, доктором философии, P.E. Кафедры химической и нефтяной инженерии Канзасского университета. Ховат обнаружил, что шлифование не повлияло на клеевое соединение карбоновых дисков. Он действительно очень тщательно очистил все диски с помощью растворителя (кажется, ацетона).

Я начал шлифовать карбоновые диски, потому что я всегда шлифовал алюминиевые диски перед приклеиванием. Теперь я делаю это для спокойствия, потому что я знаю, что антиадгезионные покрытия удаляются легкой шлифовкой, и я не хочу задаваться вопросом, удалял ли я какие-либо вещества, отталкивающие клей, с помощью одного только растворителя. Я спокойно сплю, зная, что мои шины останутся на месте; Прокатывание шины представляет собой гораздо более серьезную опасность, чем возможность разрушения обода из-за легкого шлифования верхнего покрытия. И судя по ответам, которые я получил от производителей, которые сказали, что мне не нужно беспокоиться об этом, когда я спросил о потере прочности обода, когда куски углерода оторвались от основания обода при снятии шины, шлифование не вызывает беспокойства. .Протирание спиртом гарантирует, что я не оставлю шлифовальную пыль на ободе, и мне не нравится дышать, прикасаться или полагаться только на более токсичные растворители.
— Леннард

Уважаемый Леннард,
Я следил за спорами о дисковых тормозах шоссейных велосипедов, включая опасения, что райдеры получат порезы и т. Д., Потому что диски острые. Можно ли скруглить края диска?
— Дэйв

Уважаемый Дэйв,
Конечно, можно скруглить края диска, но я не думаю, что это решит проблему.Тот факт, что это тонкий кусок стали (обычно дисковые роторы имеют толщину 2 мм, а некоторые — 1,8 мм), представляет большую проблему, чем состояние его кромки. Это все равно нож, если по нему ударить на высокой скорости, будь то закругленный или квадратный край. И тогда, конечно, люди будут порезаться роторами во время аварий, и, скорее всего, они будут сильно тормозить, и роторы будут очень горячими. Итак, теперь вы получаете удар горячим ножом, и я думаю, что тот факт, что у него может быть закругленный край, будет мало утешительным.Горячий нож легко проходит через сыр, каким бы тупым он ни был.
— Леннард

Уважаемый Леннард,
Я читал в вашем разделе вопросов и ответов, что 9000 не будет работать с любыми 10-скоростными компонентами Dura-Ace.

К вашему сведению, вы можете использовать передний переключатель Dura-Ace 9000 с рычагами Dura-Ace 7800. Он работает лучше, чем передний переключатель 7800; вы должны попробовать.
— Тим

Базовая аэродинамика

Базовая аэродинамика

Аэродинамика касается движения воздуха и других газообразных сред и другие силы, действующие на объекты, движущиеся через воздух (газы). В результате, Аэродинамика касается объекта (самолета) , движения. (Относительный ветер) и воздух (Атмосфера) .

Законы движения Ньютона

Три закона движения Ньютона:

Инерция — тело в состоянии покоя останется в отдых. и тело в движении будет оставаться в движении с той же скоростью и направлением, пока под воздействием какой-то внешней силы. Ничто не запускается и не останавливается без внешней силы вызвать или предотвратить движение. Следовательно, сила, с которой тело оказывает сопротивление изменение называется силой инерции.

Acceleration — Сила, необходимая для создания изменение движения тела прямо пропорционально его массе и скорости изменения в его скорости. Ускорение означает увеличение или уменьшение скорости, хотя обычно для обозначения уменьшения используется замедление.

Действие / Реакция — Для каждого действия есть равное и обратная реакция. Если происходит взаимодействие двух тел, равные силы в противоположных направлениях будут переданы каждому телу.

Измерение расхода жидкости и воздушной скорости (принцип Бернулли)

Даниэль Бернулли, швейцарский математик, сформулировал принцип, который описывает взаимосвязь между внутренним давлением и скоростью жидкости.Его принцип, по сути, являющийся выражением разговора об энергии, по крайней мере частично объясняет, почему крыловой профиль развивает аэродинамическую силу.

Все силы, действующие на поверхность, по которой проходит поток воздуха, являются результатом трения или давления кожи. Силы трения являются результатом вязкости и ограничиваются очень тонким слоем воздуха у поверхности. Обычно они не являются доминирующими, и, с точки зрения авиатора, их можно не учитывать.

В качестве помощи в визуализации того, что происходит с давлением при прохождении воздуха над аэродинамическим профилем, полезно рассмотреть поток через трубку (см. Рисунок выше).Концепция сохранения массы утверждает, что масса не может быть создана или уничтожена; Итак, то, что идет в один конец трубки, должно выходить из другого конца. Если поток через трубку не ускоряется или не замедляется на входе, тогда масса потока в единицу времени на Станции 1 должна равняться массе потока в единицу времени на Станции 2 и так далее на Станции 3. Масса потока на единицу площади (площадь поперечного сечения трубы) называется Mass Flow Rate .

На малых скоростях полета воздух испытывает относительно небольшие изменения давления и незначительные изменения плотности.Этот воздушный поток называется несжимаемым, поскольку воздух может претерпевать изменения давления без видимых изменений плотности. Такой поток воздуха аналогичен потоку воды, гидравлической жидкости или любой другой несжимаемой жидкости. Это говорит о том, что между любыми двумя точками в трубе скорость изменяется обратно пропорционально площади. Эффект Вентури — это название, используемое для описания этого явления. Скорость потока жидкости через ограниченную площадь трубки Вентури прямо пропорциональна уменьшению площади.На рисунке ниже показано, что происходит со скоростью потока через обсуждаемую трубку.

Полная энергия в данной замкнутой системе не изменяется, но форма энергии может быть изменена. Давление протекающего воздуха можно сравнить с энергией в том смысле, что общее давление протекающего воздуха всегда будет оставаться постоянным, если энергия не добавляется или не отбирается из потока. В предыдущих примерах не было ни сложения, ни вычитания энергии; поэтому общее давление останется постоянным.

Давление потока жидкости складывается из двух компонентов — статического давления и динамического давления. Статическое давление — это давление, измеряемое барометром-анероидом, помещенным в поток, но не движущимся вместе с потоком. Динамическое давление потока является той составляющей общего давления, которая возникает из-за движения воздуха. Трудно измерить напрямую, но статическая ванна Пито измеряет это косвенно. Сумма этих двух давлений составляет . Общее давление и измеряется путем воздействия потока на трубу с открытым концом, которая проходит через барометр-анероид .Это несжимаемая или медленная форма уравнения Бернулли.

Статическое давление уменьшается с увеличением скорости. Это то, что происходит с воздухом, проходящим через изогнутую вершину аэродинамического профиля самолета. Рассмотрим только нижнюю половину трубки Вентури на рисунке ниже. Обратите внимание, как форма ограниченной зоны на Станции 2 напоминает верхнюю поверхность аэродинамического профиля. Даже если убрать верхнюю половину трубки Вентури, воздух все равно ускоряется над изогнутой формой нижней половины.Это происходит потому, что воздушные слои ограничивают поток так же, как и верхняя половина трубки Вентури. В результате ускорение вызывает снижение статического давления над изогнутой формой трубки. Сила перепада давления создается локальным изменением статического и динамического давления на изогнутой поверхности.

Сравнение можно провести с водой, протекающей через садовый шланг. Вода, движущаяся по шлангу постоянного диаметра, оказывает на шланг равномерное давление; но если диаметр участка шланга увеличивается или уменьшается, давление воды в этой точке обязательно изменится.Предположим, мы должны зажать шланг, тем самым сужая область, по которой течет вода. Если предположить, что тот же объем воды протекает через суженную часть шланга за тот же период времени, что и до того, как шланг был зажат, следует, что скорость потока в этой точке должна увеличиться. Если мы сжимаем часть шланга, мы не только увеличиваем скорость потока, но и уменьшаем давление в этой точке. Мы могли бы добиться подобных результатов, если бы поместили обтекаемые твердые тела (аэродинамические поверхности) в одну и ту же точку шланга.Этот принцип является основой для измерения воздушной скорости (потока жидкости) и анализа способности аэродинамического профиля создавать подъемную силу.

Скалярные и векторные величины

Исследование полета самолета еще больше расширяется за счет понимания двух типов величин:

Скалярные величины

Векторные величины

Скалярные количества — это те, которые могут быть описаны только размером . Примеры будет площадью, объемом, временем и массой.

Вектор Величины — это те величины, которые должны описываться величиной и направлением . Типичными примерами могут быть скорость, ускорение, вес, подъемная сила и сопротивление. Важно отметить что направление этих векторных величин не менее важно, чем размер или величина.

Все силы из любого источника являются векторами.

Когда на объект действуют две или более сил, совместное действие этих сил может быть представлен использованием векторов.Векторы в графике, используемой на этих страницах, представлены направленным отрезком линии, обозначенным стрелкой.

Сама стрелка указывает направление, в котором действует сила, а длина отрезка линии по отношению к данной шкале представляет величину этой силы. Вектор нарисован относительно к контрольной линии. Величина определяется в любом масштабе, соответствующем решаемой проблеме.

---

Вернуться к Dynamic Aerodynamics!
Вернуться к Динамический рейс

Авторские права 1999-2017 гг. Dynamic Flight, Inc .Все права защищены.
Последнее обновление страницы: ноя-06-2017

Велоспорт: аэродинамика и сопротивление ветру

Аэродинамика Страница: 1 из 2 Каждый велосипедист должен преодолевать сопротивление ветра. Самый развлекательный велосипеды, в которых водитель сидит, имеют очень плохую аэродинамику.Пока новее велосипеды разрабатываются с учетом лучшей аэродинамики, человеческие тело просто не приспособлено, чтобы рассекать воздух. Велогонщики осознают проблему сопротивления ветра и с годами разработали методы для его уменьшения. Конструкторы и изобретатели велосипедов экспериментировали в разработке альтернативных конструкций велосипедов и HPV (транспортных средств, приводимых в движение человеком) с упором на улучшенные аэродинамические характеристики. Чарли «Миля в минуту» Мерфи был одним из первых велогонщиков.Его Подвиг «миля в минуту» был совершен в 1899 году. ехал быстрее самого быстрого автомобиля. Обратите внимание на большое лобовое стекло на поезд перед ним, что значительно уменьшило сопротивление ветра. BICYCLE INSTITUTE OF AMERICA Wind Resistance Каждый велосипедист, который когда-либо ездил в сильный встречный ветер, знает о ветре сопротивление. Это утомительно! Чтобы двигаться вперед, велосипедист должен протолкнуть воздушную массу перед собой.Это требует энергии. Aerodynmaic эффективность — обтекаемая форма, которая более плавно рассекает воздух — позволяет велосипедист сможет путешествовать намного быстрее и с меньшими усилиями. Но чем быстрее велосипедист идет, тем большее сопротивление ветра он испытывает и тем больше энергии ему нужно приложить усилия, чтобы преодолеть это. Когда гонщики стремятся достичь высоких скоростей, они сосредоточиться не только на большей силе, которая имеет свои человеческие ограничения, но также на большую аэродинамическую эффективность. Аэродинамическое сопротивление складывается из двух сил: сопротивления давления воздуха. и прямое трение (также известное как поверхностное трение или поверхностное трение).А тупой предмет неправильной формы мешает циркуляции воздуха вокруг него, заставляя воздух, чтобы отделиться от поверхности объекта. Области низкого давления сзади объект приводит к давлению на объект. С высоким давлением спереди, а сзади низкое давление, велосипедиста буквально тянут назад. Обтекаемый дизайн помогает воздуху закрывать их более плавно. тела и уменьшить сопротивление давления. Прямое трение возникает, когда приходит ветер контактировать с внешней поверхностью гонщика и велосипеда.Гонки Велосипедисты часто носят защитные костюмы, чтобы уменьшить прямое трение. Трение направления меньше, чем сопротивление давления воздуха. На ровной дороге аэродинамическое сопротивление, безусловно, является самым большим препятствием для велосипедистов. скорость, составляющая от 70 до 90 процентов сопротивления, ощущаемого при нажатии на педали. Единственное более серьезное препятствие — это подъем на холм: необходимо усилие, чтобы крутить педали. велосипед в гору против силы тяжести намного перевешивает влияние ветра сопротивление. Рассчитайте аэродинамическое сопротивление и движущую силу велосипедиста Введите информацию в поля. Скорость — это ваша скорость (миль / час), показанная на спидометре. + (плюс) вперед — (минус) наоборот. Скорость ветра (миль / ч) равна — (минус), если это попутный ветер, + (плюс), если он встречный ветер (относительно земли). Вес указан в фунтах. Оценка — угол наклона. 0 — плоская, 90 — вертикальная стена. Щелкните по кнопке «Рассчитать». Обратите внимание на силу сопротивления и мощность, необходимые для постоянного движения. скорость. Для этого расчета требуется браузер с поддержкой JavaScript. Заметки на калькуляторе: Помните, что мы сделали некоторые предположения, чтобы упростить этот расчет.Например, этот калькулятор не принимает во внимание положение (или размер) тела всадника с точки зрения сопротивления ветру. Кроме того, фиксируются другие факторы, например, коэффициент трения. Кроме того, если вы поставите «нереальные» цифры, вы получите нереальные результаты. Наконец, имейте в виду, что цифра «Калорий в минуту» предполагает, что человеческий организм эффективен на 100 процентов — это не так (эффективность 20 процентов ближе). Чтобы получить более точную цифру, попробуйте умножить количество калорий в минуту на пять. Понижающее сопротивление Строители и конструкторы каркасов работали над созданием более аэродинамически эффективные конструкции. Некоторые недавние разработки сконцентрированы при переходе с круглых трубок на овальные или каплевидные. Есть тонкий баланс между поддержанием хорошего соотношения прочности и веса при повышение аэродинамической эффективности. Доработки колес, возможно, самое большое влияние.Стандартное колесо со спицами было описано как «яйцо». колотушка », создавая множество мелких водоворотов при вращении шины — создавая сопротивление. Дисковые колеса, в целом более тяжелые, чем их аналоги со спицами, производят меньше сопротивления ветра и турбулентности при вращении. В этой гоночной раме используются каплевидные трубы для уменьшения сопротивления. Хотя улучшения рамы и компонентов улучшили аэродинамические характеристики, велосипедист — самое большое препятствие на пути к резкому улучшению.Тело человека не очень обтекаемый. Положение тела важно; велосипедисты используют «откидные брусья», позволяющие себе уменьшить лобовую площадь, что помогает уменьшить сопротивление, которое они должны преодолеть. Сокращение фронтальная часть помогает гонщикам увеличить скорость и эффективность через некоторое время. Помимо позиционирования, такие мелкие детали, как одежда, также могут имеют большое значение в уменьшении «трения кожи». Облегающий синтетическую одежду носит почти каждый профессиональный гонщик, как дорожный и гора.Многие райдеры также носят велосипедную одежду. для улучшения аэродинамики и комфорта. Aerodymanics Страница: 1 из 2 Для продолжения выберите «Вперед» ниже © Exploratorium

Streamline / Aero Tube

С 2003 года A. E.D. поставляет нестандартные обтекаемые и овальные трубки, которые действительно отличает нас от традиционных обтекаемых труб.

Чем отличается? Традиционная линия 4130 streamline производится методом холодной вытяжки на короткие произвольные отрезки длины (обычно от 10 до 17 футов), в то время как наша High Performance Streamline изготавливается методом профилирования, при котором круглые трубы проходят через последовательность роликов. и умирает. В то время как холодная вытяжка позволяет производить обтекаемую форму быстрее и в больших количествах, наши машины обеспечивают более стабильную и повторяемую форму. Наш процесс профилирования — это последовательная и бережная операция с использованием фиксированного инструмента.Матрицы, используемые в процессе холодного волочения, не являются фиксированными и подвергаются восстановлению для получения различных размеров, что означает меньшую однородность от партии к партии. Этот процесс также имеет большую вариабельность допусков, поэтому для традиционных обтекаемых труб нередко изгибается к ним, что дает не всегда очень прямой продукт.

Наш процесс профилирования также позволяет выбирать большую толщину стенки, поскольку обтекаемые трубы сохраняют ту же толщину стенки, что и исходная круглая труба. Кроме того, мы можем делать наш «домашний пивовар» из других материалов, помимо 4130.Мы успешно производим эти профили из мягкой стали (ERW и DOM), Docol R8, алюминия, нержавеющей стали и титана марок CP.

В 2013 году мы привезли оборудование на завод, что позволило A.E.D. поставлять этот материал еще быстрее, чем раньше. С тех пор Джейсон Рассел, один из наших производителей, провел много часов, совершенствуя производственный процесс. Вначале мы могли производить материал максимальной длины в 12 футов. Джейсон внес изменения в оборудование и построил специальные направляющие, которые позволяют нам формировать изделия полной длины с небольшими корректировками прямолинейности.Под руководством Джейсона нам удалось улучшить процесс профилирования, а также качество труб Streamline и Oval Tubing.

У нас есть возможность избежать высоких минимальных заказов и длительного времени выполнения заказов, которые типичны для традиционной линии 4130 Streamline. Пока имеется необходимая круглая труба, мы можем производить всего 6 футов готовой продукции в очень короткие сроки.

• 4130 Хром молибден
• Docol Tube R8
• Нержавеющая сталь
• Мягкая сталь
• 6061-T6 * эл. обсудите ваши потребности в форме титановых валков с нашим менеджером по продажам Дэйвом Гордоном по телефону 317-334-0569 или dave @ aedmotorsport.com
  

  * Овальные трубы — 1,245 дюйма, основная x 0,925 дюйма, второстепенная x 0,049 дюйма, скользящая установка на 1,360 дюйма, основная x 1,065 дюйма, второстепенная x 0,049 дюйма стены *

  ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ:

  Мы можем работать как на полную длину, так и на 6 футов.

  Важно понимать, что эти профили НЕ соответствуют в точности старым «традиционным» профилям прошлого. Задняя кромка (малый радиус на меньшем размере) имеет больший радиус. Если вы пытаетесь сопоставить компоненты из прошлого, укажите это во время цитаты.

  Нет чертежей САПР и нет допусков по готовым размерам. Перечисленные основные и второстепенные категории представляют собой средние значения для различных марок материалов и толщины стенок. Они будут близки к указанным размерам, но материал и толщина стенок немного повлияют на конечный результат.

  Для готового гнутого материала нет отчетов об испытаниях материалов (иногда называемых «сертификатами материалов»).Отчеты об испытаниях доступны для большинства оригинальных круглых труб за дополнительную плату. Обязательно обсудите это с вашим торговым представителем во время заказа.

  При наличии круглой трубы.
  

  (PDF) CFD-анализ эффектов аэродинамического сопротивления поездов с вакуумными трубками

  Первый автор и др. / JAFM, Vol. 12, No. 1, pp. 303-309, 2019. Расчетная область

  305

  была задана со скоростью

  , соответствующей скорости поезда и атмосферному давлению в туннеле

  . Наружные поверхности поезда

  обработаны как противоскользящие стенки. Для выхода из расчетной области

  задано условие выхода давления

  . Внутренняя поверхность туннеля была

  и рассматривалась как стена, движущаяся в направлении x.

  Рис. 1а. Система вакуумных трубок.

  2.3 Геометрия и детали сетки

  Создание сетки системы вакуумных трубок

  было выполнено с использованием программного обеспечения ICEM CFD. Вся вычислительная область

  была построена с использованием гексаэдрической сетки

  , а на входе и выходе линии

  O-Grid использовалась для создания даже

  более мелких сеток, поскольку эти места чувствительны к большим колебаниям

  потрясений.Это также обеспечивает правильное построение сетки

  на этих изогнутых объектах, поскольку сетка

  может быть размещена неравномерно по кривой. Ячеистая модель

  (поверхностная сетка) оптимизированной модели поезда

  изображена на рис. 2a, а модель срезов

  — на рис. 2b.

  Рис. 1б. Граничные условия в расчетной области

  .

  Рис. 2а. Зацепление вакуумной трубной системы

  .

  Рис. 2б. Срезная сетка системы вакуумных труб

  .

  2.4 Граничные условия

  Различные части системы вакуумных трубок

  показаны на рисунке 1, а различные граничные условия

  , указанные в расчетной области текущего моделирования

  , также показаны на рисунке 2. Давление

  изменялось между 101325, 10132,5,

  1013,25 и 101,325 Па, и каждый раз выполнялось моделирование

  . Аналогичным образом, число Маха

  изменялось на основе желаемой скорости поезда

  , и каждый раз, когда выполнялось моделирование

  .Различные используемые числа Маха

  : 0,72, 0,792, 0,864, 0,936 и 1,008. Различные используемые граничные условия

  следующие:

  Вход: Вход давления с давлением 1013,25 Па,

  и числом Маха 0,936.

  Поезд: Считается стеной, движущейся в направлении x

  .

  Выход: Выход из туннеля определен как выход давления

  .

  Туннель: Считается неподвижной стеной без условия проскальзывания

  .

  3. РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

  В настоящем вычислительном исследовании основная идея

  состоит в том, чтобы найти подходящие параметры, главным образом, рабочее давление вакуума

  , скорость поезда и форму

  для системы вакуумных трубок. Это включает решение

  уравнений, упомянутых ранее, с использованием программного обеспечения

  Fluent. После проведения моделирования

  результаты должны быть проанализированы в порядке

  для получения подходящих параметров.

  3.1 Сравнение давления

  На этом этапе был взят эллиптический поезд с отношением высоты к основанию

  2: 1, с использованием этой геометрии

  и сохранением скорости туннеля 250 м / с,

  моделирование проводилось на различных

  уровнях давления, которые должны поддерживаться в туннеле, таких как

  , как 101,325 Па, 1013,25 Па, 10132,5 Па и 101325,

  ,

  Па. Значения силы сопротивления были вычислены и

  нанесены на к значениям давления в

  Рис.3. Видно, что с увеличением давления увеличивается и сила

  . Также можно отметить, что по мере того, как давление

  уменьшается сверх определенной точки, падение силы

  незначительно. Принимая во внимание стоимость и факторы упрощения реализации

  , попытка поддерживать очень низкие давления

  по всей длине туннеля

  будет очень дорогостоящей, а достичь

  очень сложно. Следовательно, учитывая все эти факторы,

  безопасно поддерживать атмосферное давление в туннеле почти в 100

  раз ниже атмосферного.

  3.2 Сравнение числа Маха

  Текущие поезда движутся с максимальной скоростью около

  100 м / с. Но поезда с вакуумными трубками могут работать на

  намного быстрее, чем эта, но необходимо вычислить подходящую скорость

  , с которой эти поезда могут двигаться

  , поскольку есть многочисленные недостатки работы на высоких скоростях

  .