流体力学工程实例

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2016/6/15,#,马格努斯效应：,当一个旋转物体的旋转角速度矢量与物体飞行速度矢量不重合时，在与旋转角速度矢量和平动速度矢量组成的平面相垂直的方向上将产生一个横向力。在这个横向力的作用下物体飞行轨迹发生偏转的现象称作马格努斯效应。,在,1852,年德国物理学家海因里希,马格努斯（,Heinrich Magnus,）描述了这种效应。然而早在,1672,年艾萨克,牛顿（,Isaac Newton,）在观看了剑桥学院（,Cambridge college,）网球选手的比赛后描述和正确推断了这种现象的原由。在,1742,年英国的一位枪炮工程师本杰明,罗宾斯（,Benjamin Robins,）解释了在马格努斯效应中步枪弹丸（,musket balls,）运动轨迹的偏差。,弧旋球,解释：,旋转物体之所以能在横向产生力的作用，是由于物体旋转可以带动周围流体旋转，物体旋转方向与气流方向相同的一侧，流体速度增加，另一侧流体速度减小。,根据伯努利定理，流体速度增加将导致压强减小，流体速度减小将导致压强增加，这样就导致旋转物体在横向的压力差，并形成横向力。同时由于横向力与物体运动方向相垂直，因此这个力主要改变飞行速度方向，即形成物体运动中的向心力，因而导致物体飞行方向的改变。,提早转捩，延缓分离，摩擦阻力上升，压差阻力下降。湍流把更多的高速流体微团带到了近壁面，因此近壁面的速度梯度变大了，所以摩擦阻力增加了。分离点的判断就是近壁面速度梯度由正转为负，既然湍流增加了近壁面流场的速度梯度，自然也就延缓了分离。流动分离延缓了，所以球后的尾流区就相对较小，即减小了压差阻力。,高尔夫球,鲨鱼皮泳衣：,1999,年,10,月，国际泳联正式允许运动员穿鲨鱼皮泳衣参赛。,2000,年悉尼奥运会，伊恩,索普穿着鲨鱼皮泳衣一举夺得,3,枚金牌，使得鲨鱼皮泳衣名震泳界。,2009,年世锦赛身着鲨鱼皮泳衣的菲尔普斯败给了身着,Arena,产品的比德尔曼，鲨鱼皮泳衣在高科技泳衣领域的地位被赶超。,2009,年,7,月，国际泳联决定于,2010,年,5,月之前全球禁用高科技泳衣。,卡门涡街：,在一定条件下的定常流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列线涡，经过非线性作用后，形成卡门涡街。如水流过桥墩，风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街。,卡门涡街不仅在圆柱后出现，也可在其他形状的物体后形成，例如在高层楼厦、电视发射塔等建筑物后形成。据了解，北京、天津的电视发射塔，上海的东方明珠电视塔在建造前，都曾在北京大学力学与工程科学系的风洞中做过模型实验。,1940,年，美国华盛顿州的塔科玛峡谷上花费,640,万美元，建造了一座主跨度,853.4,米的悬索桥。建成,4,个月后，于同年,11,月,7,日损毁。,流体力学专家认为，塔科玛桥的风毁事故，是一定流速的流体流经边墙时，产生了卡门涡街；卡门涡街后涡的交替发放，会在物体上产生垂直于流动方向的交变侧向力，迫使桥梁产生振动，当发放频率与桥梁结构的固有频率相耦合时，就会发生共振，造成破坏。,卡门涡街交替脱落时会产生振动，并发出声响效应，这种声响是由于卡门涡街周期性脱落时引起的流体中的压强脉动所造成的声波，如日常生活中所听到的风吹电线的风鸣声就是涡街脱落引起的。,1937,年德国物理学家古切，用卡门涡街解释为什么船舶的螺旋桨在水中发出的声音。,1950,年英国物理学家卡尔文,冈维尔用卡门涡街解释为什么船舶的水翼，以及潜水艇的螺旋桨会发出高频率的声音,