RU2116224C1

RU2116224C1 - Method of creation of lift force

Info

Publication number: RU2116224C1
Application number: RU94012430A
Authority: RU
Inventors: С.В. Антоненко; В.В. Ефимов
Original assignee: Антоненко Сергей Владимирович
Priority date: 1994-04-08
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 1998-07-27
Also published as: RU94012430A

Abstract

FIELD: mechanical engineering; designing of devices for creation of lift force of apparatus. SUBSTANCE: method consists in creation of lift force on surface placed in viscous fluid medium which consists in creation of difference in pressures acting on opposite sides of this surface through forming layer of particles of viscous fluid medium on part of this surface; particles move at some distance from this surface; then at least part of layer is turned in direction of surface; turn is effected through reduction of pressure in at least part of area bounded by layer on one side and by part of surface on other side. In realization of this method, part of layer may be formed by flow of viscous fluid medium around surface at simultaneous separation of least part of flow and injection of least one jet of viscous fluid medium at angle to surface. EFFECT: extended range of application and enhanced efficiency of method. 7 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к машиностроению, в частности к аппаратам, находящимся в вязкой текучей среде. The invention relates to mechanical engineering, in particular to apparatus located in a viscous fluid.

Известен способ увеличения подъемной силы крыла по п. США 3831885, кл. B 64 C 9/28, B 64 C 23/06, 1974, заключающийся в увеличении подъемной силы, образованной разностью давлений, действующих на противоположные стороны крыла обтекаемого потоком вязкой текучей среды, путем обеспечения разности скоростей частей потока, обтекающих противоположные стороны этого крыла, за счет отрыва части потока, обтекающего одну из сторон крыла с образованием нового профиля, часть контура которого образована внешней границей вихрей, образующихся в зоне отрывных течений, и обеспечения безотрывности обтекания крыла с новообразованным толстым профилем. A known method of increasing the lifting force of a wing according to p. USA 3831885, cl. B 64 C 9/28, B 64 C 23/06, 1974, which consists in increasing the lifting force formed by the pressure difference acting on the opposite sides of the wing streamlined by a stream of viscous fluid, by providing a speed difference between the parts of the stream flowing around the opposite sides of this wing, due to the separation of part of the stream flowing around one of the sides of the wing with the formation of a new profile, part of the contour of which is formed by the outer boundary of the vortices formed in the zone of separated flows, and ensuring the continuity of the flow around the wing with the newly formed thickness a simple profile.

При этом устойчивость вихрей обеспечивают путем повышения неравномерности поля давлений внутри отрывной зоны за счет повышения давления в части последней, например, вдувая в отрывную зону струи воздуха, а поворот оторванной части потока происходит в результате расширения самого потока при замедлении частиц последнего под действием положительного градиента давления (как и при безотрывном обтекании "жесткого" профиля). In this case, the stability of the vortices is ensured by increasing the non-uniformity of the pressure field inside the separation zone by increasing the pressure in the part of the latter, for example, by blowing air jets into the separation zone, and the rotation of the separated part of the flow occurs as a result of expansion of the flow itself when the particles of the latter slow down under the influence of a positive pressure gradient (as with continuous flow around a "hard" profile).

Недостатками известного способа являются низкий КПД и незначительный диапазон применения. The disadvantages of this method are low efficiency and a small range of applications.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, заключается в расширении диапазона применения и повышения КПД. The technical problem to which the invention is directed is to expand the range of application and increase efficiency.

Указанная задача решается тем, что в способе создания подъемной силы на поверхности, находящейся в вязкой текучей среде, заключающемся в создании разности давлений, действующих на противоположные стороны этой поверхности, путем образования по крайней мере на части площади поверхности слоя частиц вязкой текучей среды, движущихся на расстоянии от последней, и поворота по крайней мере части слоя в направлении поверхности. Поворот по крайней мере части слоя осуществляют путем понижения давления в по крайней мере части области, ограниченной с одной стороны слоем, а с другой - частью поверхности. По крайней мере часть слоя образуют путем обтекания поверхности потоком вязкой текучей среды, одновременного отрыва, по крайней мере части потока и вдува, по крайней мере одной струи вязкой текучей среды под углом поверхности. Понижение давления в по крайней мере части упомянутой области осуществляют путем изъятия из последней части вязкой текучей среды. Изъятие части вязкой текучей среды из упомянутой области осуществляют путем отклонения части поверхности. Изъятие части вязкой текучей среды из упомянутой области осуществляют путем эжектирования. Эжектирование части вязкой текучей среды из упомянутой области осуществляют путем эжектирующего действия слоя и по крайней мере одной дополнительной струи вязкой текучей среды. Слой частиц вязкой текучей среды образуют на нижней стороне поверхности. This problem is solved by the fact that in the method of creating a lifting force on a surface located in a viscous fluid, which consists in creating a pressure difference acting on opposite sides of this surface, by forming at least part of the surface area of the layer of viscous fluid particles moving on distance from the latter, and turning at least part of the layer in the direction of the surface. At least part of the layer is rotated by lowering pressure in at least part of the region bounded by the layer on one side and part of the surface on the other. At least part of the layer is formed by flowing a viscous fluid flow around the surface, while at least part of the flow and blowing off at least one viscous fluid stream at an angle of the surface. Pressure reduction in at least a portion of said region is accomplished by removing viscous fluid from the last portion. The removal of a part of the viscous fluid from said region is carried out by deflecting a part of the surface. The removal of a part of the viscous fluid from said region is carried out by ejection. Ejection of a portion of the viscous fluid from said region is accomplished by the ejection action of the layer and at least one additional stream of viscous fluid. A layer of viscous fluid particles is formed on the underside of the surface.

На фиг. 1 изображен общий вид поверхности, находящейся в вязкой текучей среде, например газовой, при отсутствии потока, обтекающей ее, с образованием слоя частиц вязкой текучей среды движущихся на расстоянии от поверхности путем выдува под углом к последней плоской струи вязкой текучей, например, газовой среды и поворота слоя в направлении поверхности путем понижения давления в области, ограниченной с одной стороны слоем, а с другой частью поверхности. При этом понижение давления в упомянутой области осуществляют путем изъятия из последней части вязкой текучей, например газовой, среды. Изъятие части газа из упомянутой области осуществляют путем эжектирования. Эжектирование части газа из упомянутой области осуществляют путем эжектирующего действия слоя и одной дополнительной струи вязкой текучей, например, газовой среды. Изъятие части газа из упомянутой области осуществляют путем отклонения части поверхности. In FIG. 1 shows a general view of a surface in a viscous fluid, such as a gas, in the absence of a stream flowing around it, with the formation of a layer of particles of viscous fluid moving at a distance from the surface by blowing at an angle to the last plane jet of a viscous fluid, such as a gas turning the layer in the direction of the surface by lowering the pressure in the region bounded on one side by the layer and on the other part of the surface. In this case, the pressure reduction in the above-mentioned area is carried out by removing from the last part a viscous fluid, for example, gas, medium. The removal of part of the gas from the above region is carried out by ejection. The ejection of a part of the gas from the mentioned region is carried out by the ejective action of the layer and one additional jet of viscous fluid, for example, a gaseous medium. The removal of a portion of the gas from said region is carried out by deflecting a portion of the surface.

На фиг. 2 изображен общий вид поверхности, обтекаемой потоком вязкой текучей, например газовой среды, с образованием слоя частиц вязкой текучей среды движущихся на расстоянии от поверхности путем одновременного отрыва части потока, обтекающего поверхность и выдува под углом к последней струи, например, газа. Поворот слоя в направлении поверхности осуществляют путем понижения давления в области, ограниченной с одной стороны слоем, а с другой частью поверхности. При этом понижение давления в упомянутой области осуществляют путем изъятия из последней части вязкой текучей, например, газовой среды. Изъятие части газа из упомянутой области осуществляют путем эжектирования. Эжектирование части газа из упомянутой области осуществляют путем эжектирующего действия слоя и одной дополнительной струи вязкой текучей, например, газовой среды. Изъятие части газа из упомянутой области осуществляют путем отклонения части поверхности. In FIG. Figure 2 shows a general view of a surface streamlined by a stream of viscous fluid, such as a gaseous medium, with the formation of a layer of particles of viscous fluid moving at a distance from the surface by simultaneously tearing off part of the stream flowing around the surface and blowing it at an angle to the last jet, for example, of gas. The rotation of the layer in the direction of the surface is carried out by lowering the pressure in the area bounded on one side by the layer and on the other part of the surface. In this case, the pressure reduction in the said area is carried out by removing from the last part a viscous fluid, for example, a gas medium. The removal of part of the gas from the above region is carried out by ejection. The ejection of a part of the gas from the mentioned region is carried out by the ejective action of the layer and one additional jet of viscous fluid, for example, a gaseous medium. The removal of a portion of the gas from said region is carried out by deflecting a portion of the surface.

На фиг. 1 схематично изображено, например, крыло 1, находящееся в газовой среде, имеющей полное давление P $\binom{*}{∞}$ , при отсутствии потока, обтекающего его. На верхней поверхности A в передней части профиля размещают вдоль размаха плоское сопло 2.In FIG. 1 schematically shows, for example, a wing 1 in a gas medium having a total pressure P $\binom{*}{∞}$ , in the absence of a stream flowing around it. On the upper surface A in the front of the profile, a flat nozzle 2 is placed along the span.

Плоская струя 3, например, газа, выдуваемая из сопла 2 под углом γ к поверхности A крыла 1, образует слой 4 частиц вязкой текучей среды, движущихся на расстоянии от поверхности A крыла 1. При этом образуется область B, ограниченная с одной стороны поверхностью A крыла 1, а с другой - слоем 4 (показан сплошной линией). A plane jet 3, for example, of gas, blown out from the nozzle 2 at an angle γ to the surface A of wing 1, forms a layer 4 of viscous fluid particles moving at a distance from the surface A of wing 1. This forms a region B, bounded on one side by surface A wing 1, and on the other - layer 4 (shown by a solid line).

В поперечном направлении на слой 4 действуют со стороны, окружающей вязкой текучей, например газовой, среды полное давление P $\binom{*}{∞}$ , а со стороны среды, находящейся внутри области B давление P_в. Поворот слоя 4 в направлении поверхности A крыла 1, т.е. изменение направления и величины скорости частиц, его составляющих, осуществляют за счет обеспечения относительного понижения давления в области B (т.е. P $\binom{*}{∞}$ > P_в ), которое осуществляют путем изъятия из последней части вязкой текучей среды. При этом по мере поворота слоя 4 в направлении поверхности A крыла 1 (новое положение слоя 4 показано пунктирной линией) затрудняется поступление газа из внешней среды в область B за счет уменьшения площади контакта последней с внешней средой.In the transverse direction, the layer 4 is acted on by the side surrounding a viscous fluid, such as a gas medium, full pressure P $\binom{*}{∞}$ , and from the side of the medium inside the region B, the pressure P _c . The rotation of the layer 4 in the direction of the surface A of the wing 1, i.e. a change in the direction and velocity of the particles, its components, is carried out by providing a relative decrease in pressure in region B (i.e., P $\binom{*}{∞}$ > P _c ), which is carried out by removing from the last part of the viscous fluid. In this case, as the layer 4 rotates in the direction of the surface A of wing 1 (the new position of layer 4 is shown by the dashed line), the flow of gas from the external medium to region B is difficult due to a decrease in the contact area of the latter with the external medium.

Изъятие среды из области B осуществляют, например, путем эжектирующего действия слоя 4 и дополнительной, например, газовой струи 5. Эжектирующее действие струи 5 заключается в захватывании частицами струи 5 частиц газа 6, находящегося в области В, за счет сил трения и уноса их из области В за счет кинетической энергии частиц струи 5. The medium is removed from region B, for example, by the ejection action of layer 4 and an additional, for example, gas jet 5. The ejection effect of jet 5 consists in the capture by particles of jet 5 of particles of gas 6 located in region B, due to friction forces and their entrainment from region B due to the kinetic energy of the particles of the jet 5.

Давление в области B - P_в зависит от соотношения поступающего 7 и изымаемого 6 объемов сред.The pressure in the region B - P _in depends on the ratio of incoming 7 and withdrawn 6 volumes of media.

Изъятие среды из области B осуществляют, например, путем отклонения части крыла 1 выполненной, например, в виде закрылка 8 в направлении поверхности C крыла 1 (противоположной поверхности A). При этом частицы газа 7, находящиеся вблизи поверхности C крыла 1, для попадания в область B вынуждены огибать часть 8 крыла 1. The removal of the medium from region B is carried out, for example, by deflecting a part of the wing 1 made, for example, in the form of a flap 8 in the direction of the surface C of the wing 1 (opposite surface A). In this case, gas particles 7 located near the surface C of wing 1 are forced to bend around part 8 of wing 1 to enter region B.

Поскольку давление, действующее на противоположную поверхности A поверхность C крыла 1 и равное полному давлению окружающей вязкой текучей, например газовой, среды P $\binom{*}{∞}$ , больше давления, действующего на поверхность A крыла 1 и равного давлению среды, находящейся внутри области B - P_в, образуется подъемная сила Y.Since the pressure acting on the opposite surface A of the surface C of the wing 1 and equal to the total pressure of the surrounding viscous fluid, such as gas, medium P $\binom{*}{∞}$ , more than the pressure acting on the surface A of wing 1 and equal to the pressure of the medium inside the region B - P _c , a lifting force Y is formed.

На фиг. 2 схематично изображено, например, крыло 1, обтекаемое со скоростью V_∞ потоком 9 вязкой текучей, например газовой, среды с полным давлением P $\binom{*}{∞}$ . На верхней поверхности A в передней части профиля размещают вдоль размаха плоское сопло 2. При этом сопло 2 выполнено так, что его часть 10 выступает за обводы крыла 1 над поверхностью A крыла 1.In FIG. 2 schematically shows, for example, a wing 1, streamlined at a speed V _{∞ by a} stream 9 of a viscous fluid, such as a gas, medium with full pressure P $\binom{*}{∞}$ . On the upper surface A in the front of the profile, a flat nozzle 2 is placed along the span. In this case, the nozzle 2 is designed so that its part 10 protrudes over the contours of the wing 1 above the surface A of the wing 1.

Часть потока, обтекающая часть 10 сопла 2, отрывается от поверхности A крыла 1, образуя слой 11 (показан сплошной линией) частиц вязкой текучей среды, движущихся на расстоянии от поверхности A крыла 1, а плоская струя 3, например газа, выдуваемая из сопла 2 под углом γ к поверхности A крыла 1, образует слой 12 (показан сплошной линией) частиц вязкой текучей среды, движущихся на расстоянии от поверхности A крыла 1. По мере удаления от поверхности A крыла 1 слои 11 и 12 за счет турбулентного смешения образуют слой 13. Part of the flow, flowing around part 10 of nozzle 2, detaches from surface A of wing 1, forming a layer 11 (shown by a solid line) of viscous fluid particles moving at a distance from surface A of wing 1, and a plane jet 3, for example, gas, blown out of nozzle 2 at an angle γ to the surface A of wing 1, it forms a layer 12 (shown by a solid line) of particles of viscous fluid moving at a distance from the surface A of wing 1. With the distance from surface A of wing 1, layers 11 and 12 form layer 13 due to turbulent mixing .

В поперечном направлении на слой 13 действуют со стороны окружающей вязкой текучей, например газовой, среды статическое давление P₁, а со стороны среды, находящейся внутри области B давление P_в. Поворот слоя 13 в направлении поверхности A крыла 1, т.е. изменение направления и величины скорости частиц, его составляющих, осуществляют за счет обеспечения относительного понижения давления в области B (т.е. P₁ > P_в), которое осуществляют путем изъятия из последней части вязкой текучей среды. При этом по мере поворота слоя 13 в направлении поверхности A крыла 1 (новое положение слоя 13 показано пунктирной линией) затрудняется поступление газа из внешней среды в область B за счет уменьшения площади контакта последней с внешней средой.In the transverse direction of the layer 13 acting from the surrounding viscous fluid, such as gas, medium static pressure P _1, and from the environment inside the region B the pressure P _c. The rotation of the layer 13 in the direction of the surface A of the wing 1, i.e. the change in the direction and velocity of the particles, its components, is carried out by providing a relative decrease in pressure in region B (i.e., P ₁ > P _c ), which is carried out by removing from the last part of the viscous fluid. In this case, as the layer 13 rotates in the direction of the surface A of the wing 1 (the new position of the layer 13 is shown by the dashed line), the flow of gas from the external medium to region B becomes more difficult due to a decrease in the area of contact between the latter and the external medium.

Изъятие среды из области B осуществляют, например, путем эжектирующих действий слоя 13 и дополнительной, например газовой, струи 14. Эжектирующее действие струи 14 заключается в захватывании частицами струи 14 частиц газа 15, находящегося в области B, за счет сил трения и уноса их из области B за счет кинетической энергии частиц струи 14. The removal of the medium from region B is carried out, for example, by the ejection actions of the layer 13 and an additional, for example, gas, jet 14. The ejection effect of the jet 14 consists in trapping particles of the jet 14 of the particles of gas 15 located in region B, due to the friction forces and their entrainment from region B due to the kinetic energy of the particles of the jet 14.

Давление в области B - P_в зависит от соотношения поступающего 16 и изымаемого 15 объемов сред.The pressure in the region B - P _in depends on the ratio of incoming 16 and withdrawn 15 volumes of media.

Изъятие среды из области B осуществляют, например, путем отклонения части крыла 1 выполненной, например, в виде закрылка 8 в направлении поверхности C крыла 1 (противоположной поверхности A). При этом частицы газа 16, находящиеся вблизи поверхности C крыла 1, для попадания в область B вынуждены огибать часть 8 крыла 1. The removal of the medium from region B is carried out, for example, by deflecting a part of the wing 1 made, for example, in the form of a flap 8 in the direction of the surface C of the wing 1 (opposite surface A). In this case, gas particles 16 located near the surface C of the wing 1 are forced to bend around part 8 of the wing 1 to enter region B.

Разность давления, действующего на крыло 1 со стороны области B - P_в, и давления, действующего на крыло 1 со стороны поверхности C - P₂, образует подъемную силу Y.The difference between the pressure acting on the wing 1 from the side of the region B - P _in , and the pressure acting on the wing 1 from the side of the surface C - P ₂ , forms the lifting force Y.

Данный способ работоспособен и при использовании в качестве вязкой текучей среды жидкости. This method is workable when used as a viscous fluid fluid.

Слой 4, 11, 12, 13 частиц вязкой текучей среды, движущихся на расстоянии от поверхности крыла 1, можно образовать и на нижней стороне крыла 1. A layer 4, 11, 12, 13 of viscous fluid particles moving at a distance from the surface of the wing 1 can also be formed on the lower side of the wing 1.

Claims

1. The method of creating a lifting force on a surface located in a viscous fluid, which consists in creating a pressure difference acting on opposite sides of this surface, by forming on a part of the surface area of this surface a layer of viscous fluid particles moving at a distance from the latter, and turning at least part of the layer in the direction of the surface, characterized in that the rotation of at least part of the layer is carried out by lowering the pressure in at least part of the region bounded on one side by the layer, and the other - part of the surface.

2. The method according to claim 1, characterized in that at least part of the layer is formed by flowing a viscous fluid flow around the surface and simultaneously tearing off at least part of the viscous fluid flow around the surface and blowing at least one viscous fluid stream at an angle to the surface.

3. The method according to PP. 1 and 2, characterized in that the pressure reduction in at least part of the above-mentioned area is carried out by removing from the last part of the viscous fluid.

4. The method according to p. 3, characterized in that the removal of part of the viscous fluid from the said area is carried out by deflecting part of the surface.

5. The method according to p. 3, characterized in that the removal of part of the viscous fluid from the said area is carried out by ejection.

6. The method according to claim 5, characterized in that the ejection of a part of the viscous fluid from said region is carried out by the ejective action of the layer and at least one additional stream of viscous fluid.

7. The method according to PP.1 to 6, characterized in that the layer of particles of a fluid viscous medium form on the lower side of the surface.