Объяснение возникновения подъемной силы

 

Подъемная сила через циркуляцию

На выпуклой стороне профиля скорость внешнего потока складывается со скоростью циркуляционного движения, следовательно давление падает, на вогнутой стороне – наоборот.

 

Подъемная сила через центробежные силы

Возникновение подъемной силы можно объяснить, рассматривая равновесие частицы жидкости с учетом кривизны линий тока при обтекании тонкой дужки (рис. 4.6).

Рис. 4.6. Обтекание тонкой дужки

 

При обтекании тонкой дужки линии тока искривляются и приобретают форму дуг окружностей радиусом r_w. В результате движения по дуге окружности возникают центробежные силы, действующие на элемент частицы газа массой δm

.

Подъемная сила через уравнение Бернулли в относительном движении

Согласно уравнению Бернулли для идеального газа (потери на трение h_W =0), записанному в дифференциальной форме

,

или в интегральном виде

,

следует, что при увеличении скорости потока, статическое давление уменьшается. При обтекании профиля на его выпуклой поверхности линии тока сближаются – газ ускоряется, а давление снижается (рис. 4.7а). На большей части вогнутой поверхности происходит торможение потока и давление растет. Вблизи передней кромки профиля газа полностью тормозится и вся энергия потока преобразуется в давление. Результирующая сил давления даст подъемную силу, направленную перпендикулярно направлению набегающего потока.

Распределение давлений по профилю можно характеризовать безразмерным коэффициентом давления

, (4.2)

где Р _∞ и W _∞ – давление и скорость набегающего потока.

Экспериментально получаемая картина распределения давлений по профилю показана на рис. 4.7б.

 

а) б)

Рис. 4.7. К определению подъемной силы через уравнение Бернулли:
а) линии тока при обтекании профиля;
б) распределение коэффициента давления по профилю