плавник в пресной и соленой воде

[lop]

Сообщение от John W1000

...

По теме плавников.
Вы все сосредаточились на профилях и жесткости. А ведь третим китом на котором держиться плавник (рэйсовый разумеется), является его резонанс. Вернее способность не попадать на свои резонансные частоты и противостоять им. Пологаю разность поведения в спинаутах во многом зависит от этой характеристики

Тут похоже нечто иное имеется в виду. Резонанс это явление, когда частота внешних колебательных возмущений совпадает с частотой собственных колебаний объекта, при этом наблюдается резкий рост амплитуды колебаний объекта. У плавников частота собственных колебаний (изгибных) достаточно высокая, даже с учётом присоединённых масс, порядка десятых долей секунды. Трудно представить, чтобы частота внешних колебательных возмущений (на волне) приблизилась к собственной частоте. То есть, теоретически такое может быть на ряби при высокой скорости, но амплитуда возмущений будет при этом слишком мала, а демпфирование колебаний плавника в воде слишком велико, чтобы на выходе можно было бы ожидать рост амплитуды изгибных колебаний.

Полагаю, что ты говоришь просто о разной динамике поведения плавников с разной жёсткостью - эта разница несомненна, так же как и её влияние на скорость при движении по волне, однако корректный теоретический учёт или оценка её гораздо сложнее, чем учёт или оценка влияния статических факторов, о которых до сих пор говорилось.

[John W1000]

Сообщение от lop

Тут похоже нечто иное имеется в виду.

Пусть это будет flutter. Трепетание флага на ветру. Флаттером и в авиации, и в судостроении называют автоколебания, возникающие из-за неустойчивости обтекания упругих конструкций при определенных скоростях потока и обычно приводящие к их разрушению (см. Морской энциклопедический справочник в 2-х т., Л. "Судостроение", 1986).

[lop]

Сообщение от amigo

Собственный опыт на примере Дебоше Р20.
Он "поет"(оно?) на курсах галфвинд и полнее, а самые "спинаутоопасные" курсы-острые.
Как так?
...

Не оно. Пение с резонансом прямо не связано, хотя и зависит от жёсткости плавника. Пение - результат автоколебаний, то есть внешних периодических колебательных воздействий, связанных с отрывом потока с разных сторон. Частота таких колебаний зависит от скорости потока, то есть будет меняться с изменением скорости. Вполне вероятно, что пение может быть связано не с изгибом плавника, а с его круткой, так как это обстоит с флаттером, возникающем именно благодаря вращательным колебаниям.

Сообщение от John W1000

Вероятно звук результат резонанса. Но колебания могут быть и ниже слухового порога. Тогда для нас тишина, а плав срывает... А еще я думаю, это впрямую влияет на скорость.
И уж совсем по теме. В зависимости от плотности воды (соленая, пресная). Только как конкретно, нам неведомо. Хотя сейчас думаю киты нашего форума все расскажут)

Чтобы не было пения или низкочастотных колебаний, нужно не доводить дело до срыва потока, даже локального. Первый способ - следить за качеством поверхности, второй, при хорошем качестве поверхности - соответствие давления на плавник и скорости.
Хотя, конечно, срыв потока есть практически всегда на задней кромке, и там всегда есть периодическое поперечное/изгибное/крутильное колебательное возмущение. Только амплитуда его очень маленькая.

Сообщение от John W1000

Пусть это будет flutter. Трепетание флага на ветру. Флаттером и в авиации, и в судостроении называют автоколебания, возникающие из-за неустойчивости обтекания упругих конструкций при определенных скоростях потока и обычно приводящие к их разрушению (см. Морской энциклопедический справочник в 2-х т., Л. "Судостроение", 1986).

Не, флаттер - это у авиаторов. У нас - пение. Во всяком случае, среди гидромехаников, занимающихся морской тематикой термин этот практически не используется. А у авиаторов флаттер имеет смысл не автоколебаний в широком смысле, как написано в морском (?) справочнике, а вполне определённый тип крутильных автоколебаний на околозвуковой скорости, у ракеты на вышепрведённом клипе это хорошо видно. Колебания же вследствие срыва потока у них называются бафтинг.

[amigo]

А вообще евтоколебания могут как то кардинально сказываться на режиме обтекания? Мне представляется это маловероятным, тк скорость перемещения точки колеблющейся поверхности должна быть хоть как то сравнима со скоростью звука в среде. Это какие ж частоты надо?!

[John W1000]

О сколько нам открытий чудных...
Я вот попробую отрыть прогу, для расчета "колебательных" моментов плавника. Полагаю все серьезные конторы этим занимаются.

[amigo]

Джон, а ты можешь описать подробнее. что именно имеешь в виду? Я по твоим словам понял, что именно вибрация? А мож ты имел в виду изменения в изгибе - твисте плавника. которые входят в резонанс с внешним - от доски воздействием?

[lop]

Сообщение от amigo

А вообще евтоколебания могут как то кардинально сказываться на режиме обтекания? Мне представляется это маловероятным, тк скорость перемещения точки колеблющейся поверхности должна быть хоть как то сравнима со скоростью звука в среде. Это какие ж частоты надо?!

Автоколебания ухудшают обтекание, так как расходуется энергия, которую можно было бы использовать на увеличение скорости. Кардинально или нет - зависит от амплитуды этих колебаний давления и скорости потока. Частота у этих колебаний, подчеркну - давления и скорости в некоторой точке, фиксированной относительно тела, а не тела целиком, может быть разной.

Но скорость перемещения точки колеблющейся поверхности вовсе не обязательно должна быть сравнима со скоростью звука, чтобы генерировать звук. Для генерирования звука достаточно, чтобы частота колебаний давления соответствовала звуковой частоте, которая начинается с 20 Гц. А какова при этом будет (максимальная) скорость точек поверхности можно определить, если известна амплитуда колебаний.

[amigo]

Сообщение от lop

....Но скорость перемещения точки колеблющейся поверхности вовсе не обязательно должна быть сравнима со скоростью звука, чтобы генерировать звук. Для генерирования звука достаточно, чтобы частота колебаний давления соответствовала звуковой частоте, которая начинается с 20 Гц. А какова при этом будет (максимальная) скорость точек поверхности можно определить, если известна амплитуда колебаний.

я не про генерацию звука. а про существенное нарушение режима обтекания.

[lop]

Сообщение от amigo

я не про генерацию звука. а про существенное нарушение режима обтекания.

Тогда вообще не понятно, на чём основано предположение в твоём предыдущем посте, что скорость точек поверхности должна быть порядка скорости звука в среде. Существенное нарушение, точнее, изменение режима обтекания может происходить даже при неизменной вроде бы скорости потока и тела. Классический пример - обтекание плоской пластины. Скорость потока вдоль пластины практически не меняется, но при этом происходит переход качественно одного режима обтекания, ламинарного, в качественно другой режим, турбулентный.

Один плавник не гудит, другой, вроде бы точно такой же, но с незначительным на первый взгляд дефектом поверхности, в точно таких же условиях начинает гудеть, и сопротивление его при этом растёт. Автоколебания, вызванные локальным отрывом или иными причинами, потому и "замечательны", что они сами себя генерируют в "благоприятных" условиях, сами, без внешних колебательных воздействий, увеличивают свою амплитуду до некоторого уровня, отбирая для этого кинетическую энергию у потока, тормозя его и обтекаемый объект.

[amigo]

Посыл был такой- движение профиля может вызвать локальные изменения давления на профиле если... итд.
Ну да, согласен. Про звуковое - волновое вообще протормозил)

[m-1]

Практики мне не отвечают (элементарных реальных размеров плавников и фоток от них не дождешься ), поэтому цитировать их фантазии особого смысла не вижу, сорри...

Сообщение от lop

...
Вы какую теорию в виду имеете? Олдскульная рекомендует гладкую поверхность....

Не вписывается практика в нее сейчас так, как нам хочется. Погрешности уж больно большие между прогнозом-расчетом по старой теории и экспериментом.
А реально вносимые поправки пока доступны только избранным.

...
А искуственные турбулизаторы из чего только не делают: проволока, гвозди, песок. Можно полоску скоча использовать.
Но обычно их ставят на моделях, чтобы получить такую же картину обтекания, как у натурных объектов.
Ведь модели маленькие, число Re у них тоже маленькое, и ламинарный погранслой может вообще не превратиться в турбулентный на всей длине модели. Рассчитав границу перехода, которая должна быть у натурного объекта при натуных числах Re, и расположив на этой границе турбулизаторы, мы приближаем физику модели к физике натуры.

Плавник - не модель, искусственно ухудшать картину обтекания на нём не требуется.

Придуманный Re слабо помогает по определению? - при сравнении сильно различающихся объектов: маленьких моделей и большой натуры?
А плавник маленький - влезает в любой дорогостоящий тоннель, удобен в тестировании? И теория про него проста? (Только, мало кто его тестирует и не расшаривает данные. )



Главный герой на картинке - гольфовый мяч.
И несколько (из множества!) примеров применения принципа турбулизации пограничного слоя.
Теоретически не эффективно их применение в конкретном интересном случае?
Если на основе олдскульной теории - то да, не катит (то бишь противоречит). Но ведь работает на практике!?
Если теоретизировать по-новому - не все факты гладко в нее вписываются.

На словах объяснить эффект гольфового мяча особым влиянием впадин-димплесов (dimples) за счет возникновения (нового для теории) устойчивого ламинизированного потока микровортексов (микровихрей) - вроде получается гладко, а вот расчитать этот поток и управлять им - компьютерной мощи не хватает (без внятной-то теории).
Приходится экспериментально искать и вскрывать другие закономерности турбулизации, на что тратится, не жалея, куча бабла.
Дождемся ли внедрения нового Re ламинарной турбулизации, который будет описывать поведение пограничного слоя на новом уровне знаний?...

Кстати, опыты дают однозначное преимущество гольфового мяча перед гладким И ВО ВРАЩЕНИИ! Т.е., по олдскульной теории было вполне закономерно ожидать обвального роста турбулентности после срыва ламинарности, со всеми вытекающими. Однако.
Если бы гольфисты искали способы повышения дальности удара, идя только по пути повышения качества шлифования поверхности гладкого мяча, то не имели бы сейчас реально работающий парадокс снижения не только лобового сопротивления гольфового мяча, но и повышения летных качеств мяча - лифта и устойчивости.

[amigo]

Во! уже конкретика пошла какая-то). В чем ужасные несоответствия классической теории все же неясно. Приспособление под названием vortex generator используется давно и еще раньше оно было предложено. Самый прикол в том. что оно призвано предотвратить турбулизацию в пограничном слое. те приблизить реальный результат к олдскульной теории.
Про модели и числа рейнольдса вообще не понял что ты имел в виду. Ну уменьшили в 10 раз, скорость потока в 10 раз увеличили. так вроде делается?
Про vortex generator, более авторитетная ссылка:
http://www.nasa.gov/centers/langley/.../Micro-VG.html

Про геометрию плавников- как ты себе представляешь обмер? Это непросто. Если мерить на коленке - профиль не построить, даже за уши притянуть сложно)

[m-1]

Сообщение от amigo

Про модели и числа рейнольдса вообще не понял что ты имел в виду. Ну уменьшили в 10 раз, скорость потока в 10 раз увеличили. так вроде делается?

Так делается от безнадеги. Ничего лучшего не придумано...
___________________

Привожу показательную историю про одного студента-авиамоделиста и разновидность VG турбулизатора.
Бедный студент приобрел в идеальном состоянии б/у модель планера Nimbus 4D с нижеследующими характеристиками.



Планер в полете оказался неустойчивым по тангажу.
Моделисту пришлось увеличивать хвостовое оперение примерно так, изменяя, естественно, и положение центра тяжести.



Поведение планера оставалось визуально неудовлетворительным. Моделист никак не мог понять, почему апробированная схема центровки в его случае не дает плавного, устойчивого полета.
Студенту ничего не оставалось, как добиваться устойчивости полета только с помощью нештатного изменения формы профиля крыла на s-образное с помощью закрылок. Прямое их положение было чревато падением планера. К счастью, планер оказался на удивление крепким и падения на склоне горы не повредили его прежде, чем был достигнут искомый результат.



У любознательного моделиста, как у студента, была возможность воспользоваться испытательным аэродинамическим стендом и продуть свое крыло, что он и сделал.
alpha = 4deg
V=14m/s
Re=160 000
Обтекание потока визуализировал подручными средствами.



Первая картинка (слева) – без турбулизатора. Справа – с прямой приклеенной лентой.
Далее с лентой, расположенной по диагонали, – для выявления места, наиболее ламинизирующего поток на крыле.



Последние картинки – с оптимально зафиксированным положением ленты и ее окончательной зигзаг формой.
Видно, что прямая лента практически не изменила характер обтекания, а зигзагообразная – очень существенно!

В результате студент добился того, чего и мечтал увидеть. Как он пишет – убив классический ламинарный поток на крыле, он преобразил планер до неузнаваемости - получил впечатляюще новое, магическое поведение планера в полете:
исчезло резкое проваливание планера в потоке, закрылки стали работать в штатном режиме (стала ненужной искусственная s-образность при управлении).

Приводится ролик с полетом планера в ветреную погоду.
___________
(Побольше бы таких историй? )

[d2ima]

а ежели теперь это на плавник перенести? получим прирост скорости и отсутствие спинаутов?

[m-1]

А если гидрик с гольфовыми вмятинками сделать? ..