Det er mange fysiske fenomener og lover oppdaget av mennesker helt tilfeldig. Fra det legendariske eplet som f alt på hodet til Isaac Newton, og Archimedes som fredelig tok et bad, til de siste oppdagelsene innen å skape nye materialer og biokjemi. Coanda-effekten tilhører den samme serien med funn. Merkelig nok, men den praktiske anvendelsen innen teknologi er fortsatt på det aller første stadiet. Så, hva er Coanda-effekten?
Oppdagelseshistorikk
Den rumenske ingeniøren Henri Coanda, mens han testet sitt eksperimentelle fly, utstyrt med en jetmotor, men med en trekropp, installerte beskyttende metallplater på sidene av en jetstrøm for å forhindre antennelse av kroppen. motorer. Effekten av dette viste seg imidlertid å være motsatt av det som var forventet. De utløpende jetflyene begynte av ukjente grunner å bli tiltrukket av disse beskyttelsesplatene, og trekonstruksjonene til flyrammen som ligger i området der de ble plassert kunne antennes. Testene endte i en ulykke, men det gjorde ikke oppfinneren selvLED. Alt dette skjedde helt på begynnelsen av 1900-tallet.
Eksperimentell bekreftelse
Coanda-effekten er et fenomen du kan teste fra kjøkkenet ditt. Hvis du åpner vannet i springen og tar med en flat plate til vannstrømmen, kan du se denne effekten med egne øyne. Vann vil knapt avvike merkbart mot platen. Samtidig kan vannstrømningshastigheten ikke være veldig høy. I prinsippet er dette fenomenet observert i ethvert medium: vann eller luft. Det viktigste er tilstedeværelsen av en middels strømning og tilstedeværelsen av en overflate ved siden av denne strømmen på den ene siden.
Fenomenet har forresten et annet navn - vannkokereffekten. Det er takket være denne effekten at når tekannen vippes, faller vannet fra den ikke ned i koppen, men renner nedover tuten, oversvømmer duken og noen ganger andres knær. Siden lovene for hydrodynamikk og aerodynamikk som helhet, med få unntak, er praktisk t alt identiske, for ikke å gjentas, vil Coanda-effekten i fremtiden bli vurdert for luftmiljøet.
Fenomenets fysikk
Coanda-effekten er basert på den resulterende trykkforskjellen i strømmen i nærvær av en vegg som begrenser denne strømmen, og forhindrer fri tilgang for luft fra den ene siden. Enhver luftstrøm består av lag med forskjellige hastigheter. Samtidig er det eksperimentelt bevist at friksjonskraften mellom luftlaget og den tilstøtende faste overflaten er mindre enn mellom individuelle luftlag. Dermed viser det seg at hastigheten til luftlaget som passerer nær overflaten erover hastigheten til luftlaget fjernt fra denne overflaten.
I tillegg, ved tilstrekkelig stor avstand, vil hastigheten til et av luftlagene i forhold til overflaten generelt være lik null. Det viser seg et ujevnt felt av hastigheter langs strømningshøyden. I samsvar med gassdynamikkens lover oppstår her en tverrgående trykkforskjell som avleder strømmen mot lavere trykk, det vil si dit hvor hastigheten til luftlaget er høyere - mot avgrensningsveggen. Ved å velge form på dyse og overflate, eksperimentere med avstander og hastighet, er det mulig å endre strømningsretningen i et ganske bredt område.
Math
I svært lang tid ble det beskrevne fenomenet ikke gjenkjent i det hele tatt, til tross for dets åpenhet og den relative enkle eksperimentelle verifiseringen. Da var det behov for teoretiske beregninger av kraften og vektoren til denne kraften, det vil si for å beregne Coanda-effekten. Slike beregninger ble gjort for forskjellige typer jetfly.
De utledede formlene er ganske tungvinte og representerer en kombinasjon av differensialregning med trigonometri. Men disse komplekse og flertrinnsberegningene kan bare gi et omtrentlig resultat. Alt dette er selvfølgelig ikke beregnet på papir, men ved hjelp av moderne algoritmer innebygd i datamaskiner. Imidlertid kan virkelige verdier bare oppnås eksperimentelt. For mange faktorer bidrar til denne effekten, og ikke alle kan beskrives med matematiske formler.
Hva avhenger dette fenomenet av
Hvis man ser bort fra den forseggjorte analysen av formlene, som krever ekstraordinær dyktighet, avhenger styrken til Coanda-effekten av strømningshastigheten, forholdet mellom strømningsdiameteren og veggens krumning. Eksperimenter har vist at munnstykkets plassering og diameter, ruheten til veggoverflaten, avstanden mellom strømmen og veggen som begrenser den, samt formen på selve veggen, er av stor betydning. Det bemerkes også at Coanda-effekten er mer utt alt i turbulent strømning.
Hva mer fant oppdageren på
Etter oppdagelsen av fenomenet begynte A. Coanda å utvikle det og søke etter praktiske anvendelser. Resultatet av hans innsats var et patent på oppfinnelsen av en flygende paraply. Hvis dyser er installert i midten av halvkulen som ligner på en paraply, og sender ut en strøm av gasser, vil, i samsvar med Coanda-effekten, denne strømmen presses mot overflaten av halvkulen og strømme nedover, og skaper et område med lavt nivå. trykk over paraplyen, skyver den opp. Oppfinneren k alte det selv vingen til et fly, rullet inn i en ring.
Forsøk på å sette denne oppfinnelsen ut i livet har ikke vært vellykket. Årsaken er ustabiliteten til apparatet i luften. Nylige fremskritt innen intelligent kontroll av ustabile strukturer i luften, det såk alte Fly by Wire-prinsippet, gir imidlertid håp om fremveksten av dette eksotiske flyet.
Hva ble oppnådd
Selv om det ikke var mulig å løfte oppfinnerens paraply opp i luften, var Coanda-effekten iluftfart brukes, men relativt sett i sekundære områder. Av de mest fremragende eksemplene kan man sitere et helikopter uten en halerotor utviklet på 40-tallet, hvis funksjoner for å kompensere for rotasjonen av hovedrotoren ble utført av en vifte installert på baksiden og dyser med spesielle føringer. Det samme systemet gjorde det mulig å kontrollere helikopteret i giring og stigning. Dette er brukt på MD 520N, MD 600N og MD Explorer.
På fly er Coanda-effekten for det første en økning i løft ved ekstra luftstrøm fra motoren til den øvre overflaten av vingen, som gir maksimal effekt når mekaniseringen utløses, det vil si når vingen har den mest "konvekse" profilen, slik at strømmen kan gå nesten vertik alt ned. Dette har blitt implementert på sovjetiske An-72, An-74 og An-70 fly. Alle disse maskinene har forbedrede start- og landingsegenskaper, som tillater bruk av korte start- og landingsbaner.
Fra amerikansk teknologi kan vi navngi "Boeing C-7", etter samme prinsipp, samt en rekke eksperimentelle maskiner. I etterkrigstiden ble det gjort mange forsøk på å lage et fly basert på prinsippene for Coanda-effekten. Alle hadde form som en flygende tallerken, og alle ble etter en viss tid stengt på grunn av tekniske vanskeligheter. Det er mulig at disse arbeidene utføres i en strengt bevoktet form på det nåværende tidspunkt.
Fra himmel til jord og under vann
For å øke grepet til hjulene med sporet, begynte Coanda-effekten å bli bruktog i designene til Formel 1-biler. Maskinene er utstyrt med diffusorer og kåper, som strømmen av eksosgasser presses mot, og gir ønsket effekt. Bildet over viser bevegelsen av eksosgasser som fester seg til konturene, til tross for at selve eksosrøret peker oppover.
I tillegg til landtransport har det vært og pågår forsøksarbeid knyttet til bruken av dette fenomenet på ubåter. Spesielt ble det laget en ganske eksotisk undervannssykkel i St. Petersburg, av en eller annen grunn k alt på engelsk - Blue Space, oversatt som "blått rom". Det han bruker for å bevege seg rundt er Coanda-effekten. Fairings er installert foran "undervannssykkelen", der roruller er montert og suger vann gjennom spesielle spor. Vannet skyves deretter inn på overflaten av maskinkroppen, og skaper trykk på overflaten. Vann renner rundt hele skroget, suges tilbake inn i sporet i hekken og presses ut.
