Эффективность установившегося движения и ее совершенствование с использованием безотрывного и суперкавитационного режимов обтекания
| Autor: | Nesteruk, Igor G. |
|---|---|
| Rok vydání: | 2016 |
| Předmět: |
Airfoil
Drag coefficient drag-to-weight ratio суперкавитация ламінарно-турбулентний перехід співвідношення потужність–вага безотрывные формы 02 engineering and technology drag reduction supercavitation laminar-to-turbulent transition суперкавітація уменьшение сопротивления symbols.namesake Flow separation 0203 mechanical engineering зменшення опору Supercavitation Physics Power-to-weight ratio соотношение сопротивление–вес unseparated shapes Mathematical analysis ламинарно-турбулентный переход Reynolds number 04 agricultural and veterinary sciences General Medicine безвідривні форми 532.5 533.6 573.3 020303 mechanical engineering & transports Classical mechanics Flow (mathematics) співвідношення опір–вага Drag 040102 fisheries symbols соотношение мощность–вес 0401 agriculture forestry and fisheries power-to-weight ratio |
| Zdroj: | Наукові вісті НТУУ «КПІ» : міжнародний науково-технічний журнал, 2016, № 6(110) |
| ISSN: | 1810-0546 |
| Popis: | Проблематика. Ефективність сталого дозвукового руху транспортних засобів і тварин у повітрі та воді оцінюється за допомогою різних коефіцієнтів опору, співвідношень опір–вага та потужність–вага. Мета дослідження. Вдосконалення вказаних характеристик із використанням спеціальних форм корпусів та крил, що усувають відрив примежового шару, та з використанням суперкавітаційного режиму обтікання для високошвидкісного руху у воді. Методика реалізації. Аналітичні та числові оцінки з використанням відомих результатів для обтікання тонкого безвідривного тіла обертання й аеродинамічного профілю та для сталого суперкавітаційного режиму обтікання. Результати дослідження. Отримано прості аналітичні формули для ефективності руху, критичних чисел Рейнольдса ламінарно-турбулентного переходу тощо і застосовано їх для різних наземних, водних та повітряних транспортних засобів, тварин і спортивної активності людей. У досить широкому діапазоні чисел Рейнольдса 10⁶ ≤ ReV ≤ 10⁸ використання безвідривних форм дає істотне зниження опору порівняно зі звичними тілами обертання. У воді при ReV > 10⁷ переваги має суперкавітаційний режим обтікання. Висновки. Зазначене зниження опору відкриває перспективи проектування різних типів дуже ефективних повітряних та високошвидкісних підводних транспортних засобів. Background. The efficiency of the steady subsonic motion of vehicles and animals in air and water is estimated with the use of different drag coefficients, the drag-to-weight and power-to-weight ratios. Objective. The improvement of these characteristics with the use of special shaped hulls and wing profiles which remove boundary layer separation and with the use of the supercavitating flow pattern for the high-speed motion in water. Methods. Analytical and numerical estimations with the use of known results for flow on slender unseparated body of revolution and airfoil and for the steady supercavitating flow pattern. Results. Simple analytic formulae were obtained for the movement efficiency, the critical Reynolds numbers of the laminar-to-turbulent transition etc. and applied for different terrestrial, aquatic and airborne vehicles, animals and human sport activity. In a rather large range of the Reynolds number 10⁶ ≤ ReV ≤ 10⁸, the use of unseparated shapes yields very substantial reduction of the drag in comparison with the conventional bodies of revolution. In water at ReV > 10⁷ the supercavitating flow pattern can be preferable. Conclusions. This drag reduction opens up prospects for designing different kinds of very effective airborne and high-speed underwater vehicles. Проблематика. Эффективность устойчивого дозвукового движения транспортных средств и животных в воздухе и воде оценивается с помощью различных коэффициентов сопротивления, соотношений сопротивление–вес и мощность–вес. Цель исследования. Совершенствование указанных характеристик с использованием специальных форм корпусов и крыльев, которые устраняют отрыв пограничного слоя, и с использованием суперкавитационного режима обтекания для высокоскоростного движения в воде. Методика реализации. Аналитические и численные оценки с использованием известных результатов для обтекания тонкого безотрывного тела вращения и аэродинамического профиля и для установившегося суперкавитационного режима обтекания. Результаты исследования. Получены простые аналитические формулы для эффективности движения, критических чисел Рейнольдса ламинарно-турбулентного перехода и т.д., и применены для различных наземных, водных и воздушных транспортных средств, животных и спортивной активности людей. В достаточно широком диапазоне чисел Рейнольдса 10⁶ ≤ ReV ≤ 10⁸ использование безотрывных форм дает существенное снижение сопротивления по сравнению с обычными телами вращения. В воде при ReV > 10⁷ преимущества имеет суперкавитационный режим обтекания. Выводы. Данное снижение сопротивления открывает перспективы проектирования различных типов очень эффективных воздушных и высокоскоростных подводных транспортных средств. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
|