Что такое аэродинамическое сопротивление?

В этом видео мы обсудим аэродинамическое сопротивление: Аэродинамическое сопротивление — это сила, которую необходимо преодолеть, двигаясь в воздухе с определенной скоростью. Вы почувствуете это, например, при езде на велосипеде, потому что даже на скорости всего 20 км/ч сила, которую необходимо преодолеть, чтобы оттолкнуть воздух, уже составляет более половины необходимой силы. В этом видео мы рассмотрим лыжника-гонщика, чтобы объяснить две составляющие сопротивления — сопротивление давления и сопротивление трения. Сопротивление давления Когда воздух ударяется о переднюю часть лыжника, давление возрастает, создавая силу. Сзади лыжника воздух увлекается за собой, снижая давление и создавая за объектом вихревой след (или зону аэродинамического потока). Если мы проинтегрируем давление по всей поверхности лыжника, мы получим общую силу, действующую на лыжника. Чтобы узнать сопротивление, мы просто отфильтруем составляющую общей силы, направленную вдоль направления ветра: это называется сопротивлением давления. Теперь, если мы хотим узнать больше о том, какие части тела лыжника в наибольшей степени способствуют сопротивлению, нам нужно приблизить изображение и посмотреть на локальное давление. Очевидно, чем больше давление, тем больше оно способствует сопротивлению. Но если поверхность, на которую действует давление, параллельна направлению ветра, это не влияет на сопротивление из-за давления. Однако если высокое давление действует на поверхность, перпендикулярную направлению ветра, например, на переднюю часть шлема или руки, оно вносит значительный вклад в сопротивление. Для упрощения мы умножили эту локальную ориентацию поверхности на локальное давление, чтобы получить изображение, показывающее прямой вклад в сопротивление. Вы заметите, например, что боковые стороны рук и ног отображаются только нейтральным зеленым цветом, не внося вклад в сопротивление. И это все о сопротивлении из-за давления. Сопротивление трения Помимо воздействия на поверхность, воздух также скользит по ней. Это создает силы трения, и хотя они обычно намного меньше силы давления, они также имеют значение. В случае с лыжником, его вклад составляет всего 4% от общего сопротивления. Если это визуализировать, то снова получится цветовая карта, которая называется картой трения. Она выглядит совсем иначе по сравнению с картой давления. Например, в передней части шлема, где раньше было большое сопротивление давления, теперь сопротивление трения практически равно нулю, потому что воздух полностью останавливается, и, следовательно, отсутствует относительная скорость. С другой стороны, там, где воздух должен обтекать боковые стороны объекта, скорость воздуха увеличивается, возникает большое локальное трение, и, следовательно, оно вносит большой вклад в сопротивление трения. ----------------------------------------------------------------------------------------------------------- Видеоролики AirShaper охватывают основы аэродинамики (аэродинамическое сопротивление, коэффициенты сопротивления и подъемной силы, теория пограничного слоя, отрыв потока, число Рейнольдса...), аспекты моделирования (вычислительная гидродинамика, построение сетки CFD...) и аэродинамические испытания (испытания в аэродинамической трубе, визуализация потока...). Затем мы используем эти базовые знания для объяснения аэродинамики (гоночных) автомобилей (аэродинамическая эффективность электромобилей, аэродинамическое сопротивление, прижимная сила, аэродинамические карты, аэродинамика Формулы-1 и т. д.), дронов и самолетов (пропеллеры, аэродинамические профили, электрическая авиация, eVTOLS и т. д.), мотоциклов (ветровая нагрузка, аэродинамика MotoGP и т. д.) и многого другого! Для получения дополнительной информации посетите сайт www.airshaper.com