Virtauksen pysähtyminen (erottuminen) - kehon ympärillä virtaavan kaasun tai nesteen virtauksen erottuminen sen pinnasta johtuen rajakerroksen erottumisesta sen hidastumisesta epäsuotuisassa painegradientissa . [yksi]
Virtaviivaisen rungon lähellä oleva väliaine liikkuu viskositeetin vuoksi hitaammin kuin etäisyyden päässä siitä. Bernoulli-periaatteen mukaisesti lähellä olevien kerrosten paine on suurempi. kuin etäiset. [2] Esiintyy painegradientti. Kun gradientti saavuttaa tietyn arvon, jota kutsutaan epäsuotuisaksi, virtaus erottuu pinnasta. Tämän seurauksena muodostuu erotettu virtausalue tai erotusvyöhyke, jossa virtausluonne muuttuu laminaarisesta turbulentiksi . Pysähtyminen vaikuttaa korin aerodynaamisiin ominaisuuksiin ( nosto , vastus jne. ) [3]
Virtauksen pysähtyminen vaikuttaa yleensä negatiivisesti aerodynaamisiin ominaisuuksiin.
Siten staattisessa virtauksessa lentokoneen pienen pyyhkäisyn suorakaiteen ja puolisuunnikkaan muotoisen siiven ympärillä virtauksen erotuspiste osuu siiven takareunaan , ja turbulenttiset virtaukset ovat merkityksettömiä ja häviävät nopeasti. Mutta kallistuessa hyökkäyskulma kasvaa, painegradientti kasvaa ja virtauksen erotuspiste alkaa vähitellen siirtyä siiven yläpintaa pitkin. Kun kohtauskulman kriittinen arvo saavutetaan, tapahtuu erotuspisteen jyrkkä siirtymä etureunaan. [3] [4] Koska siiven pinnan yläpuolelle nousevilla pyörteisillä virtauksilla on vastavirta, nosto laskee jyrkästi ja tapahtuu pysähtyminen , joka suurella todennäköisyydellä muuttuu pyrstöksi . Siviili-ilmailussa tällainen tilanne katsotaan hätätilanteeksi, ja jokaiselle lentokoneelle on kuvattu pysähdystekniikat .
Toinen esimerkki pysähtymisen negatiivisesta vaikutuksesta on transoninen virtaus siiven ympärillä. Häiriöttömän virtauksen nopeuden kasvaessa ilmavirran paikallinen nopeus alkaa ylittää äänen nopeuden , mutta pinnan lähellä olevassa rajakerroksessa nopeus pysyy viskositeetin vuoksi huomattavasti pienempänä. Tällaisissa olosuhteissa painegradientti, joka riittää pysäyttämään virtauksen, voi esiintyä jopa nollakohtauskulmassa tasaiselle levylle, mutta tämä on erityisen ilmeistä kuperassa (alääni) siipiprofiilissa . Tämän seurauksena turbulenttinen virtaus voi "peittää" hallittuja pintoja (siivekkeet, hissit jne.), jolloin lentokoneesta tulee hallitsematon. Virtausnopeutta, jolla tämä vaikutus alkaa ilmetä, kutsutaan kriittiseksi Mach-luvuksi .
Lopuksi toinen esimerkki aerodynaamisen suorituskyvyn heikkenemisestä on siiven kärjen pysähtyminen (tai kärjen pysähtyminen), mikä lisää siiven aiheuttamaa vastusta .
Samaan aikaan pysähtyminen voi parantaa siipien suorituskykyä. Joten kun virtaa pienen venymän ja suuren siiven (esimerkiksi deltasiipi) ympärillä, jopa pienissä kohtauskulmissa virtauksen erottuminen siiven etureunasta muodostaa pyörrekimppuja, jotka säilyvät suurenakin (yli 40). astetta) kulmat. [4] [5] Näissä pyörteissä ei ole vastavirtaa, ja siksi ne luovat lisänostoa, jolloin voit ylläpitää hallittua lentoa korkeissa hyökkäyskulmissa. Tässä tapauksessa siiven juuriosa on ensisijaisesti mukana pyörteen luomisessa. Tämä ominaisuus on löytänyt sovelluksen 4. sukupolven hävittäjälentokoneissa . Puolisuunnikkaan käyttö, jossa oli kehittynyt kolmiomainen tai ogivaalinen sisäänvirtaus , mahdollisti hallittavuuden saavuttamisen ylikriittisissä hyökkäyskulmissa säilyttäen samalla lentoonlähtö- ja laskuominaisuudet, joita matalan kuvasuhteen siipi ei pysty tarjoamaan.
Pysähtymistä ei havaita vain lentokoneen pinnoilla. Sitä esiintyy , kun se virtaa minkä tahansa kappaleen ympärillä kaasussa ja nesteessä: höyhenpeite , potkurit , turbiinikompressorin siivet ja suihkuturbiinimoottorit . Nesteessä pysähtymisestä johtuva turbulenttinen virtaus aiheuttaa kavitaatiota , joka johtaa mekanismin solmujen tuhoutumiseen.
Virtauspysähdyksen estämiseksi käytetään erilaisia menetelmiä. Siipeille valitaan sopiva profiili, joka tarjoaa halutun virtauksen tietyllä nopeus- ja iskukulma-alueella. Ohjaustasojen jumiutumisen estämiseksi käytetään rajakerroksen tyhjennystä tai puhallusta . Jotta turbulenttinen kerros ei pääse ilmanottoaukkoon, käytetään levylevyä. Taistelee pysähdys- ja virtauserottelussa harjanteilla ja siivekkeillä .
F/A- 18C pyörreniput
Esimerkki virtauksen pysähtymisestä siltatuen ympärillä olevassa virtauksessa
Lopeta pyörteet lentokoneen rungon siipien kärjestä
Pyörrekatu on yksi esimerkki virtauksen erottumisen seurauksesta.