Daar is baie fisiese verskynsels en wette wat per ongeluk deur die mens ontdek is. Begin van die legendariese appel wat op die kop van Isaac Newton geval het, en Archimedes wat rustig gebad het, tot die nuutste ontdekkings op die gebied van die skep van nuwe materiale en biochemie. Die Coanda-effek behoort tot dieselfde reeks ontdekkings. Vreemd genoeg, maar die praktiese toepassing daarvan in tegnologie is nog in die aanvanklike stadium. So, wat is die Coanda-effek?
Ontdekkinggeskiedenis
Roemeense ingenieur Henri Coanda het tydens die toets van sy eksperimentele vliegtuig, toegerus met 'n straalmotor, maar met 'n houtliggaam, beskermende metaalplate aan die kante van die straalstroom aangebring om te verhoed dat die liggaam ontbrand word. enjins. Die effek hiervan het egter geblyk die teenoorgestelde te wees van wat verwag is. Die strale wat verval, het om onbekende redes na hierdie beskermende plate begin aangetrek word en die houtstrukture van die lugraam wat in die omgewing van hul plasing geleë is, kon aan die brand steek. Die toetse het in 'n ongeluk geëindig, maar die uitvinder self het nieGely. Dit alles het heel aan die begin van die 20ste eeu gebeur.
Eksperimentele verifikasie
Die Coanda-effek is 'n verskynsel wat jy vanuit die gemak van jou kombuis kan toets. As jy die water in die kraan oopmaak en 'n plat bord na die waterstroom bring, kan jy hierdie effek met jou eie oë sien. Water sal skaars merkbaar na die bord afwyk. Terselfdertyd is die vloeitempo van water dalk nie baie hoog nie. In beginsel word hierdie verskynsel in enige medium waargeneem: water of lug. Die belangrikste ding is die teenwoordigheid van 'n medium vloei en die teenwoordigheid van 'n oppervlak aangrensend aan hierdie vloei aan die een kant.
Terloops, hierdie verskynsel het 'n ander naam - die ketel-effek. Dit is te danke aan hierdie effek dat wanneer die teepot gekantel word, die water daaruit nie in die beker val nie, maar in die tuit vloei, wat die tafeldoek en soms die knieë van ander oorstroom. Aangesien die wette van hidrodinamika en lugdinamika as geheel, met min uitsonderings, feitlik identies is, om nie herhaal te word nie, sal die Coanda-effek in die toekoms vir die lugomgewing oorweeg word.
Fisika van die verskynsel
Die Coanda-effek is gebaseer op die gevolglike drukverskil in die vloei in die teenwoordigheid van 'n muur wat hierdie vloei beperk, wat vrye toegang van lug van een kant af verhoed. Enige lugvloei bestaan uit lae met verskillende snelhede. Terselfdertyd is dit eksperimenteel bewys dat die wrywingskrag tussen die luglaag en die aangrensende soliede oppervlak minder is as tussen individuele luglae. Dus, die snelheid van die luglaag wat naby die oppervlak beweeg, blyk te weesbo die spoed van die laag lug wat ver van hierdie oppervlak af is.
Boonop, op 'n voldoende groot afstand, sal die spoed van een van die luglae relatief tot die oppervlak oor die algemeen gelyk aan nul wees. Dit blyk 'n nie-uniforme veld van snelhede langs die vloeihoogte. Ooreenkomstig die wette van gasdinamika ontstaan hier 'n dwarsdrukverskil wat die vloei na laer druk aflei, dit wil sê na waar die spoed van die luglaag hoër is - na die grensmuur. Deur die vorm van die mondstuk en oppervlak te kies, met afstande en spoed te eksperimenteer, is dit moontlik om die vloeirigting in 'n redelike wye reeks te verander.
Math
Vir 'n baie lang tyd is die beskryfde verskynsel glad nie herken nie, ten spyte van die duidelikheid daarvan en die relatiewe gemak van eksperimentele verifikasie. Dan was daar 'n behoefte aan teoretiese berekeninge van die krag en die vektor van hierdie krag, dit wil sê om die Coanda-effek te bereken. Sulke berekeninge is gemaak vir verskillende soorte stralers.
Die afgeleide formules is redelik omslagtig en verteenwoordig 'n kombinasie van differensiaalrekening met trigonometrie. Maar hierdie komplekse en multi-stap berekeninge kan slegs 'n benaderde resultaat gee. Dit alles word natuurlik nie op papier bereken nie, maar met behulp van moderne algoritmes wat in rekenaars ingebed is. Werklike waardes kan egter slegs eksperimenteel verkry word. Te veel faktore dra by tot hierdie effek, en nie almal kan met wiskundige formules beskryf word nie.
Waarvan hang hierdie verskynsel af
Laat die uitgebreide ontleding van die formules, wat buitengewone vaardigheid vereis, tersyde, die sterkte van die Coanda-effek hang af van die vloeisnelheid, die verhouding van die vloeideursnee en die kromming van die muur. Eksperimente het getoon dat die ligging en deursnee van die spuitstuk, die ruheid van die muuroppervlak, die afstand tussen die vloei en die muur wat dit beperk, asook die vorm van die muur self, van groot belang is. Daar word ook opgemerk dat die Coanda-effek meer uitgesproke is in onstuimige vloei.
Waarmee het die ontdekker nog vorendag gekom
Na die ontdekking van die verskynsel het A. Coanda begin om dit te ontwikkel en na praktiese toepassings te soek. Die resultaat van sy pogings was 'n patent vir die uitvinding van 'n vlieënde sambreel. As spuitpunte soortgelyk aan 'n sambreel in die middel van die halfrond geïnstalleer word, wat 'n stroom gasse uitstoot, dan, in ooreenstemming met die Coanda-effek, sal hierdie stroom teen die oppervlak van die halfrond gedruk word en afwaarts vloei, wat 'n gebied van laagtepunte skep druk bokant die sambreel, druk dit op. Die uitvinder het dit self die vlerk van 'n vliegtuig genoem, in 'n ring gerol.
Pogings om hierdie uitvinding in die praktyk toe te pas, was nie suksesvol nie. Die rede is die onstabiliteit van die apparaat in die lug. Onlangse vooruitgang op die gebied van intelligente beheer van onstabiele strukture in die lug, die sogenaamde Fly by Wire-beginsel, gee egter hoop vir die opkoms van hierdie eksotiese vliegtuig.
Wat is bereik
Alhoewel dit nie moontlik was om die uitvinder se sambreel in die lug op te lig nie, het die Coanda-effek inlugvaart word gebruik, maar relatief gesproke in sekondêre gebiede. Van die mees uitstaande voorbeelde kan 'n mens 'n helikopter noem sonder 'n stertrotor wat in die 40's ontwikkel is, wie se funksies om te kompenseer vir die rotasie van die hoofrotor uitgevoer is deur 'n waaier wat in die agterkant geïnstalleer is en spuitpunte met spesiale gidse. Dieselfde stelsel het dit moontlik gemaak om die helikopter in swaai en toonhoogte te beheer. Dit is toegepas op die MD 520N, MD 600N en MD Explorer.
Op vliegtuie is die Coanda-effek eerstens 'n toename in hysbak deur bykomende lugvloei van die enjin na die boonste oppervlak van die vlerk, wat die maksimum effek gee wanneer die meganisasie vrygestel word, dit wil sê wanneer die vlerk het die mees "konvekse" profiel, wat die vloei toelaat om amper vertikaal af te vertrek. Dit is geïmplementeer op Sowjet-An-72-, An-74- en An-70-vliegtuie. Al hierdie masjiene het verbeterde opstyg- en landingseienskappe, wat die gebruik van kort opstyg- en landingsbane moontlik maak.
Vanuit Amerikaanse tegnologie kan ons die "Boeing C-7" noem, met dieselfde beginsel, sowel as 'n aantal eksperimentele masjiene. In die na-oorlogse tydperk is baie pogings aangewend om 'n vliegtuig te skep gebaseer op die beginsels van die Coanda-effek. Almal van hulle het die vorm van 'n vlieënde piering gehad, en almal was ná 'n sekere tyd gesluit weens tegniese probleme. Dit is moontlik dat hierdie werke tans in 'n streng bewaakte vorm uitgevoer word.
Van die hemel na die aarde en onder water
Om die greep van die wiele met die baan te verhoog, het die Coanda-effek begin gebruik worden in die ontwerpe van Formule 1-motors. Die masjiene is toegerus met diffusers en stroomskerms waarteen die vloei van uitlaatgasse gedruk word, wat die gewenste effek bied. Die prent hierbo wys die beweging van uitlaatgasse wat aan die kontoere kleef, ten spyte van die feit dat die uitlaatpyp self na bo wys.
Benewens landvervoer, is en word eksperimentele werk uitgevoer wat verband hou met die gebruik van hierdie verskynsel op duikbote. Veral 'n taamlik eksotiese onderwaterfiets is in St. Petersburg geskep, om een of ander rede in Engels genoem - Blue Space, vertaal as "blou ruimte". Wat hy gebruik om rond te beweeg, is die Coanda-effek. Spoelings word voor die "onderwaterfiets" geïnstalleer, waarin roeirolletjies gemonteer is wat water deur spesiale gleuwe suig. Die water word dan op die oppervlak van die masjienliggaam gedruk, wat stoot op sy oppervlak skep. Water vloei om die hele romp, word teruggesuig in die gleuf in die agterstewe en uitgedruk.
