RU2731461C1 - Способ снижения лобового сопротивления круглого цилиндра при поперечном обтекании за счет установки пластин вблизи тела - Google Patents
Способ снижения лобового сопротивления круглого цилиндра при поперечном обтекании за счет установки пластин вблизи тела Download PDFInfo
- Publication number
- RU2731461C1 RU2731461C1 RU2019145672A RU2019145672A RU2731461C1 RU 2731461 C1 RU2731461 C1 RU 2731461C1 RU 2019145672 A RU2019145672 A RU 2019145672A RU 2019145672 A RU2019145672 A RU 2019145672A RU 2731461 C1 RU2731461 C1 RU 2731461C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- plates
- angle
- range
- cylinder
- installation
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
- F15D—FLUID DYNAMICS, i.e. METHODS OR MEANS FOR INFLUENCING THE FLOW OF GASES OR LIQUIDS
- F15D1/00—Influencing flow of fluids
- F15D1/0005—Baffle plates
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Aerodynamic Tests, Hydrodynamic Tests, Wind Tunnels, And Water Tanks (AREA)
Abstract
Изобретение относится к механике жидкости и газа, а именно к способу снижения лобового сопротивления круглых конструкций, таких как: цилиндрические провода, газопроводы, нефтепроводы, опоры мостов, стойки шасси и подкосы крыльев самолетов, стойки ветроэнергетических установок, различные башни или вертикальные трубы. Предлагается следующая компоновка: меридиональный угол установки пластины изменяется в диапазоне θ=[35;45] град, угол атаки изменяется в диапазоне δ=[-15;-25] град. Также предлагается компоновка: меридиональный угол установки пластины изменяется в диапазоне θ=±40 град, угол атаки изменяется в диапазоне δ=±[15;25] град. Передние пластины располагаются симметрично относительно горизонтальной плоскости симметрии цилиндра. По третьему варианту предлагается следующая компоновка: меридиональный угол установки передних пластин изменяется в диапазоне θ=±40 град, угол атаки передних пластин изменяется в диапазоне δ=±20 град, меридиональный угол установки задних пластин изменяется в диапазоне θ=±140 град, угол атаки задних пластин изменяется в диапазоне δ=[20; 25] град. Передние и задние пластины располагаются симметрично относительно горизонтальной плоскости симметрии цилиндра. Технический результат предлагаемого изобретения - снижение лобового сопротивления конструкции тел, имеющих в поперечном сечении круглую форму, за счет установки дополнительных плоских отклонителей потока. 3 н.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
Description
Изобретение относится к механике жидкости и газа, а именно к способу снижения лобового сопротивления круглых конструкций, таких как: цилиндрические провода, газопроводы, нефтепроводы, опоры мостов, стойки шасси и подкосы крыльев самолетов, стойки ветроэнергетических установок, различные башни или вертикальные трубы.
Известен способ снижения лобового сопротивления клюшки для гольфа (US 2006/0014588 А1, МПК А63В 53/10, А63В 60/00, http://patents.google.com/patent/US20060014588A1/en?oq=us+2006%2f0014588A1), имеющей в поперечном сечении форму круглого цилиндра. Снижение сопротивления достигается благодаря установке по всей длине клюшки Т-образной разделительной пластины, позволяющей уменьшить или устранить вихревые турбулентности на поверхности тела, а также минимизировать крутящий момент.
Недостатком данного способа является высокая конечная стоимость изделия, т.к. разделительная пластина, чтобы не слишком сильно увеличивать вес устройства, должна быть изготовлена из композитных материалов.
Наиболее близким к предложенному решению является следующий способ снижения лобового сопротивления (RU 2186265 С1, МПК F15D 1/12, опубл. 27.07.2002). Изобретение относится к судо-, авиа- и ракетостроению и представляет собой обтекатель, содержащий конический отклонитель потока, установленный в носовой части корпуса. Обтекатель устанавливается, так, что полностью закрывает носовую часть, а между отклонителем и корпусом образуется эжекционный канал. Скорость потока среды, выбрасываемого из эжекционного канала, соизмерима со скоростью движения тела, дополнительно происходит отсос пограничного слоя и тем самым, устраняются причины возникновения крупномасштабных завихрений и уменьшается турбулентное сопротивление.
Недостатком данного способа является сложность конструкции.
Предлагаемый в изобретении способ снижения сопротивления относится ко всем цилиндрическим телам, имеющим в поперечном сечении форму круга и обтекаемых поперечным потоком. Для достаточно удлиненных тел можно поперечное обтекание тела рассматривать в двумерном случае. В данной работе поперечное обтекание цилиндрического тела рассматривается в двумерном случае. Зная направление набегающего потока вблизи круглого цилиндра (фиг. 1), возможно установить плоские отклонители потока так, чтобы создавался плоский сужающийся канал между отклонителем потока и цилиндром. Поток воздуха, двигаясь по наружной стенке цилиндра попадает в канал между плоским отклонителем и самой поверхностью цилиндра. За счет сужения канала скорость течения увеличивается, что приводит к увеличению кинетической энергии потока, проходящего между поверхностью отклонителя и цилиндра, создавая, таким образом конфузорный эффект. Поток, выбрасываемый из канала продолжает движение по внешней стенке круглого цилиндра и смещает точку отрыва S (фиг. 1) потока вдоль поверхности цилиндра к его задней точке В (фиг. 1). Щель, необходимая для ускорения потока составляет приблизительно 0,1d, где d - диаметр цилиндра. Хорда плоских отклонителей потока составляет приблизительно 0,5d (фиг. 1).
Технический результат предлагаемого изобретения - снижение лобового сопротивления конструкции тел, имеющих в поперечном сечении круглую форму, за счет установки дополнительных плоских отклонителей потока.
Все представленные варианты расположения плоских отклонителей потока позволяют снизить лобовое сопротивление круглого тела, а, следовательно, и нагрузку на конструкцию.
Технический результат достигается благодаря тому, что согласно способу снижения лобового сопротивления круглого цилиндра, заключающегося в установке вблизи него плоских отклонителей потока с возможностью создания канала, в котором, благодаря конфузорному эффекту, поток может ускоряться, смещая точку отрыва вдоль поверхности назад по потоку, вблизи тела располагают плоский отклонитель потока в виде пластины с хордой равной радиусу цилиндра, причем пластину устанавливают перед цилиндром под меридиональным углом θ1=[35; 45] град и углом атаки δ1=[-15; -25] град.
Технический результат достигается и за счет того, что согласно способу снижения лобового сопротивления круглого цилиндра, заключающийся в установке вблизи него плоских отклонителей потока с возможностью создания канала, в котором, благодаря конфузорному эффекту, поток может ускоряться, смещая точку отрыва вдоль поверхности назад по потоку, вблизи тела располагают плоские отклонители потока в виде пластин с хордой равной радиусу цилиндра, причем устанавливают две пластины симметрично перед цилиндром под меридиональными углами θ1=±40 град и углами атаки δ1=±[15; 25] град.
Технический результат достигается и за счет того, что согласно способу снижения лобового сопротивления круглого цилиндра, заключающийся в установке вблизи него плоских отклонителей потока с возможностью создания канала, в котором, благодаря конфузорному эффекту, поток может ускоряться, смещая точку отрыва вдоль поверхности назад по потоку, вблизи тела располагают плоские отклонители потока в виде пластин с хордой равной радиусу цилиндра, причем устанавливают четыре пластины - две передние пластины располагают симметрично относительно горизонтальной оси цилиндра под углами θ1=±40 град, δ1=±20 град, а задние пластины располагают симметрично под углами θ2=±140 град, δ2=±[20; 25] град.
Изобретение поясняется чертежами, где
на фиг. 1 - изображена схема расположения одной пластины вблизи круглого цилиндра по первому варианту;
на фиг. 2 - изображена схема расположения двух пластин, расположенных симметрично относительно горизонтальной оси, вблизи круглого цилиндра по второму варианту;
на фиг. 3 - изображена схема расположения четырех пластин вблизи круглого цилиндра по третьему варианту.
1) В ряде конструкций, таких как кабели, кабель-тросы и тросы, которые обтекаются потоком одного направления, возможно применение облегченного метода: установки одной пластины вблизи тела. Расположение одной пластины приведено на фиг. 1, где θ1 - меридиональный угол установки пластины, отсчитанный от передней критической точки А до задней кромки пластины, град, δ1 - угол атаки пластины, отсчитанный от горизонтальной оси цилиндра до плоскости хорд пластины. Предлагается следующая компоновка: меридиональный угол установки пластины изменяется в диапазоне θ1=[35;45] град, угол атаки изменяется в диапазоне δ1=[-15;-25] град.
2) Второй вариант предполагает симметричную установку двух пластин впереди тела (фиг. 2), где θ1 - меридиональный угол установки передних пластин, отсчитанный от передней критической точки А до задней кромки пластин, град, δ1 - угол атаки передних пластин, отсчитанный от горизонтальной оси цилиндра до плоскости хорд пластин, град. Предлагается следующая компоновка: меридиональный угол установки пластины изменяется в диапазоне θ1=±40 град, угол атаки изменяется в диапазоне δ1=±[15; 2 5] град. Передние пластины располагаются симметрично относительно горизонтальной плоскости симметрии цилиндра (фиг. 2).
3) Третий вариант предполагает установку четырех пластин вблизи цилиндра (фиг. 3) где θ1 - меридиональный угол установки передних пластин, отсчитанный от передней критической точки А до задней кромки передних пластин, град, θ2 - меридиональный угол отклонения задних пластин, отсчитанный от передней точки А до задней кромки задних пластин, град, δ1 - угол атаки передних пластин, отсчитанный от горизонтальной оси до плоскости хорд, град, δ2 - угол атаки задних пластин, отсчитанный от горизонтальной оси до плоскости хорд, град. По третьему варианту предлагается следующая компоновка: меридиональный угол установки передних пластин изменяется в диапазоне θ1=±40 град, угол атаки передних пластин изменяется в диапазоне δ1=±20 град, меридиональный угол установки задних пластин изменяется в диапазоне θ1=±140 град, угол атаки задних пластин изменяется в диапазоне δ2=[20; 25] град. Передние и задние пластины располагаются симметрично относительно горизонтальной плоскости симметрии цилиндра (фиг. 3).
Схемы, изображенные на фиг. 1-3, применимы в области авиации для элементов летательных аппаратов, имеющих круглую форму поперечного сечения. За счет снижения лобового сопротивления элементов летательного аппарата, возможно увеличить аэродинамическое качество летательного аппарата в целом и таким образом повысить экономическую эффективность изделия. Уменьшение лобового сопротивления нефти- и газопроводов, испытывающих воздействие подводных течений, позволит снизить погонные нагрузки на трубопроводы и повысить их экономичность.
Теоретические и экспериментальные результаты применения пластин для снижения лобового сопротивления представлены в табл. 1. Для сравнения также приводятся значения для изолированного цилиндра без пластин.
Математическое моделирование и экспериментальные исследования показали, что по сравнению с изолированным цилиндром, при соответствующем расположении плоских отклонителей потока, возможно, достичь снижения лобового сопротивления приблизительно на 40%.
Claims (3)
1. Способ снижения лобового сопротивления круглого цилиндра, заключающийся в установке вблизи него плоских отклонителей потока с возможностью создания канала, в котором, благодаря конфузорному эффекту, поток может ускоряться, смещая точку отрыва вдоль поверхности назад по потоку, отличающийся тем, что вблизи тела располагают плоский отклонитель потока в виде пластины с хордой, равной радиусу цилиндра, причем пластину устанавливают перед цилиндром под меридиональным углом θ1=[35; 45] град и углом атаки δ1=[-15; -25] град.
2. Способ снижения лобового сопротивления круглого цилиндра, заключающийся в установке вблизи него плоских отклонителей потока с возможностью создания канала, в котором, благодаря конфузорному эффекту, поток может ускоряться, смещая точку отрыва вдоль поверхности назад по потоку, отличающийся тем, что вблизи тела располагают плоские отклонители потока в виде пластин с хордой, равной радиусу цилиндра, причем устанавливают две пластины симметрично перед цилиндром под меридиональными углами θ1=±40 град и углами атаки δ1=±[15; 25] град.
3. Способ снижения лобового сопротивления круглого цилиндра, заключающийся в установке вблизи него плоских отклонителей потока с возможностью создания канала, в котором, благодаря конфузорному эффекту, поток может ускоряться, смещая точку отрыва вдоль поверхности назад по потоку, отличающийся тем, что вблизи тела располагают плоские отклонители потока в виде пластин с хордой, равной радиусу цилиндра, причем устанавливают четыре пластины - две передние пластины располагают симметрично относительно горизонтальной оси цилиндра под углами θ1=±40 град, δ1=±20 град, а задние пластины располагают симметрично под углами θ2=Δ140 град, δ2=±[20; 25] град.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145672A RU2731461C1 (ru) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Способ снижения лобового сопротивления круглого цилиндра при поперечном обтекании за счет установки пластин вблизи тела |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2019145672A RU2731461C1 (ru) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Способ снижения лобового сопротивления круглого цилиндра при поперечном обтекании за счет установки пластин вблизи тела |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2731461C1 true RU2731461C1 (ru) | 2020-09-03 |
Family
ID=72421756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2019145672A RU2731461C1 (ru) | 2019-12-31 | 2019-12-31 | Способ снижения лобового сопротивления круглого цилиндра при поперечном обтекании за счет установки пластин вблизи тела |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2731461C1 (ru) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3756540A (en) * | 1971-08-06 | 1973-09-04 | Us Navy | Minimum drag circulation profile |
SU575405A1 (ru) * | 1976-05-10 | 1977-10-05 | Предприятие П/Я Г-4974 | Высотное сооружение типа башни |
SU1504169A1 (ru) * | 1986-06-23 | 1989-08-30 | Ф.А.Теслюк и А.Ф.Теслюк | Устройство дл гашени волн и гидравлических ударов в емкости дл перевозки жидкости |
RU2186265C1 (ru) * | 2001-04-10 | 2002-07-27 | Бикметов Рафик Аминович | Обтекатель |
KR101063775B1 (ko) * | 2011-04-28 | 2011-09-19 | 주식회사지티에너지 | 다목적 회전장치와 이를 구비한 발전시스템 |
-
2019
- 2019-12-31 RU RU2019145672A patent/RU2731461C1/ru active
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3756540A (en) * | 1971-08-06 | 1973-09-04 | Us Navy | Minimum drag circulation profile |
SU575405A1 (ru) * | 1976-05-10 | 1977-10-05 | Предприятие П/Я Г-4974 | Высотное сооружение типа башни |
SU1504169A1 (ru) * | 1986-06-23 | 1989-08-30 | Ф.А.Теслюк и А.Ф.Теслюк | Устройство дл гашени волн и гидравлических ударов в емкости дл перевозки жидкости |
RU2186265C1 (ru) * | 2001-04-10 | 2002-07-27 | Бикметов Рафик Аминович | Обтекатель |
KR101063775B1 (ko) * | 2011-04-28 | 2011-09-19 | 주식회사지티에너지 | 다목적 회전장치와 이를 구비한 발전시스템 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
RU. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1907279B1 (en) | An element for generating a fluid dynamic force | |
US11485472B2 (en) | Fluid systems that include a co-flow jet | |
US11554854B2 (en) | Adhesive panels of microvane arrays for reducing effects of wingtip vortices | |
US20100310357A1 (en) | Ring wing-type actinic fluid drive | |
WO2003106260A1 (en) | Controlling boundary layer fluid flow | |
WO2011135343A2 (en) | Fluid flow control device for an aerofoil | |
WO2016179405A1 (en) | Dynamically controllable force-generating system | |
CN110831848B (zh) | 推进设备 | |
CN107719645B (zh) | 用于飞行器后风扇的入口组件 | |
Magill et al. | Exploring the feasibility of pulsed jet separation control for aircraft configurations | |
CN107848619B (zh) | 机翼的流体流动控制 | |
RU2731461C1 (ru) | Способ снижения лобового сопротивления круглого цилиндра при поперечном обтекании за счет установки пластин вблизи тела | |
WO2008044941A2 (en) | Method, system and apparatus for producing a potential over a body | |
Yu et al. | Aero-propulsive integration effects of an overwing distributed electric propulsion system | |
CN112912308A (zh) | 用于流体操纵的系统和方法 | |
Wang et al. | Effect of thrust-vectoring jets on delta wing aerodynamics | |
KR20150110594A (ko) | 소형 덕트 부착 선박 및 선박에의 소형 덕트 적용 판단방법 | |
Ibraheem AlQadi et al. | Airfoil performance studies with a trailing edge jet flap | |
Furukawa et al. | Performance of wing sail with multi element by two-dimensional wind tunnel investigations | |
Priyanka et al. | Delaying the flow separation by using passage and vortex generator techniques | |
Guillot et al. | Lift contol of a delta wing by jet injection | |
Oledal | Application of vortex generators in ship propulsion system design | |
Cai et al. | On the Linear Superposition of Wing and Propeller Performance in a Wing Embedded Propeller System | |
Kumar | Flow Past Submerged Bodies | |
Krzysiak | Improvement of helicopter performance using self-supplying air jet vortex generators |