вдоль ортогональных осей координат x, y, z:
R = + + .
Очевидно, Fx есть сила, стремящаяся сдвинуть тело по направлению течения; ее называют гидродинамическим (аэродинамическим) сопротивлением. Силы и являются поперечными силами, смещающими тело в направлениях, нормальных к вектору v0. Если тело обладает осевой симметрией и поток ориентирован вдоль оси симметрии или рассматривается поперечное обтекание протяженного цилиндрического тела, то, располагая ось y в плоскости симметрии (или поперечного сечения цилиндра), получим, очевидно, = 0. В этом случае R = Fx +
Суммарное или полное сопротивление тела в направлении течения Fx (часто его называют лобовым сопротивлением) обычно определяется по формуле, структура которой была предложена еще Ньютоном[20]
Fx = CX S ^, (3.1)
где Сж — коэффициент лобового сопротивления; S — некоторое характерное сечение тела, к которому отнесена величина гидродинамических сил. Величина Cx зависит от формы обтекаемого тела, числа Рейнольдса Re и в несколько меньшей мере от степени турбулентности невозмущенного потока.
Поперечно направленная сила Fy называется подъемной силой. Так же, как и лобовое сопротивление Fx, подъемная сила зависит не только от нормальных, но и от касательных напряжений на поверхности тела. Последние чаще всего играют незначительную роль в определении этой силы, и ими пренебрегают. Подъемная сила поэтому определяется из решения задач об обтекании тел потоком идеальной жидкости. Величина подъемной силы выражается аналогично (3.1):
Fy = Cy S Pp, (3.2)
где Cy — коэффициент подъемной силы.
Расчет нормальных и касательных напряжений на поверхности тела требует предварительного определения поля скоростей течения в его окрестности. Аналитическое решение такой задачи возможно только для ограниченного числа частных случаев. В настоящее время расчеты силового взаимодействия потоков жидкости (газа) с омываемыми телами реализуются преимущественно численными методами на ЭВМ. Разработаны пакеты прикладных программ для осуществления подобных расчетов.
предыдущаяследующая