Адам кездейсоқ ашқан көптеген физикалық құбылыстар мен заңдар бар. Исаак Ньютонның басына түскен аты аңызға айналған алма мен Архимедтің бейбіт ваннаға түсуінен бастап, жаңа материалдар мен биохимия жасау саласындағы соңғы жаңалықтарға дейін. Коанда эффектісі бір ашулар қатарына жатады. Бір қызығы, бірақ оны технологияда практикалық қолдану әлі бастапқы кезеңде. Сонымен, Coanda әсері қандай?
Табу тарихы
Румын инженері Анри Коанда реактивті қозғалтқышпен жабдықталған, бірақ корпусы ағаштан жасалған тәжірибелік ұшағын сынау кезінде шанақтың реактивті ағыннан тұтануына жол бермеу үшін оның бүйірлеріне қорғаныш металл пластиналар орнатқан. қозғалтқыштар. Алайда мұның әсері күткенге керісінше болып шықты. Мерзімі біткен ағындар белгісіз себептермен осы қорғаныс тақталарына тартыла бастады және оларды орналастыру аймағында орналасқан әуе корпусының ағаш құрылымдары тұтануы мүмкін. Сынақтар апатпен аяқталды, бірақ өнертапқыштың өзі болмадыҚиналған. Мұның бәрі 20 ғасырдың басында болды.
Эксперименттік растау
Коанда эффектісі - ас үйіңізде сынауға болатын құбылыс. Егер сіз крандағы суды ашып, су ағынына жалпақ табақты әкелсеңіз, бұл әсерді өз көзіңізбен көруге болады. Су табаққа қарай айтарлықтай ауытқымайды. Бұл ретте судың ағыны өте жоғары болмауы мүмкін. Негізінде бұл құбылыс кез келген ортада байқалады: суда немесе ауада. Ең бастысы - орташа ағынның болуы және бір жағында осы ағынға іргелес беттің болуы.
Айтпақшы, бұл құбылыстың басқа атауы бар – шәйнек әсері. Дәл осы әсердің арқасында шәйнекті еңкейткенде одан су кесеге түспей, шүмегінен төмен қарай ағып, дастарханды, кейде басқалардың тізесін басып кетеді. Гидродинамика және жалпы аэродинамика заңдары, бірнеше ерекшеліктерді қоспағанда, қайталанбау үшін іс жүзінде бірдей болғандықтан, болашақта ауа ортасы үшін Коанда эффектісі қарастырылатын болады.
Құбылыс физикасы
Коанда эффектісі ауаның бір жағынан еркін кіруіне жол бермейтін, осы ағынды шектейтін қабырға болған кезде ағындағы қысым айырмашылығына негізделген. Кез келген ауа ағыны әртүрлі жылдамдықтағы қабаттардан тұрады. Сонымен бірге ауа қабаты мен оған іргелес қатты бет арасындағы үйкеліс күші жеке ауа қабаттарымен салыстырғанда аз болатыны тәжірибе жүзінде дәлелденді. Осылайша, жер бетіне жақын өтетін ауа қабатының жылдамдығы болып шығадыосы бетінен қашықтағы ауа қабатының жылдамдығынан жоғары.
Сонымен қатар, жеткілікті үлкен қашықтықта ауа қабаттарының бірінің бетіне қатысты жылдамдығы әдетте нөлге тең болады. Бұл ағын биіктігі бойынша жылдамдықтардың біркелкі емес өрісі болып шығады. Мұнда газ динамикасының заңдарына сәйкес көлденең қысым айырмашылығы пайда болады, ол ағынды төменгі қысымға, яғни ауа қабатының жылдамдығы жоғарырақ жерге - шектейтін қабырғаға қарай бұрады. Саптаманың және беттің пішінін таңдау, қашықтық пен жылдамдықпен тәжірибе жасау арқылы ағынның бағытын айтарлықтай кең ауқымда өзгертуге болады.
Математика
Өте ұзақ уақыт бойы сипатталған құбылыс оның айқындығына және эксперименталды тексерудің салыстырмалы жеңілдігіне қарамастан мүлдем танылмады. Содан кейін күштің және осы күштің векторының теориялық есептеулері, яғни Коанда эффектісін есептеу қажеттілігі туындады. Мұндай есептеулер ағындардың әртүрлі түрлері үшін жасалды.
Алынған формулалар өте қиын және дифференциалдық есептеулердің тригонометриямен тіркесімін білдіреді. Бірақ бұл күрделі және көп сатылы есептеулер тек шамамен нәтиже бере алады. Әрине, мұның бәрі қағаз жүзінде емес, компьютерлерге енгізілген заманауи алгоритмдер арқылы есептелген. Дегенмен, нақты мәндерді тек эксперименттік түрде алуға болады. Бұл әсерге тым көп факторлар ықпал етеді және олардың барлығын математикалық формулалар арқылы сипаттау мүмкін емес.
Бұл құбылыс неге байланысты
Ерекше шеберлікті қажет ететін формулаларды егжей-тегжейлі талдауды былай қойғанда, Коанда әсерінің күші ағынның жылдамдығына, ағын диаметрінің қатынасына және қабырғаның қисаюына байланысты. Тәжірибе көрсеткендей, саптаманың орналасуы мен диаметрі, қабырға бетінің кедір-бұдырлығы, ағын мен оны шектейтін қабырға арасындағы қашықтық, сонымен қатар қабырғаның өзінің пішіні үлкен мәнге ие. Сондай-ақ, Коанда эффектісі турбулентті ағында айқынырақ болатыны атап өтілген.
Ашушы тағы не ойлап тапты
Құбылысты ашқаннан кейін А. Коанда оны дамытып, практикалық қолдану жолдарын іздестіруге кірісті. Оның күш-жігерінің нәтижесі ұшатын қолшатырды ойлап табуға патент болды. Егер жарты шардың ортасында қолшатырға ұқсас саптамалар орнатылса, газдар ағынын шығаратын болса, онда Коанда эффектісіне сәйкес бұл ағын жарты шардың бетіне басылады және төмен қарай ағып, төмен аймақты жасайды. қолшатырдың үстінен қысым, оны жоғары итеру. Өнертапқыштың өзі оны сақинаға айналған ұшақтың қанаты деп атады.
Бұл өнертабысты тәжірибеге енгізу әрекеттері сәтті болмады. Оның себебі – ауадағы аппараттың тұрақсыздығы. Дегенмен, ауадағы тұрақсыз құрылымдарды интеллектуалды басқару саласындағы соңғы жетістіктер, сым арқылы ұшу принципі деп аталатын бұл экзотикалық ұшақтың пайда болуына үміт береді.
Не орындалды
Өнертапқыштың қолшатырын ауаға көтеру мүмкін болмаса да, Coanda эффектісіавиация қолданылады, бірақ, салыстырмалы түрде алғанда, қосалқы салаларда. Ең көрнекті мысалдардың ішінде 40-шы жылдары жасалған құйрық роторы жоқ тікұшақты келтіруге болады, оның негізгі ротордың айналуын өтеу функцияларын артқы жағында орнатылған желдеткіш және арнайы бағыттағыштары бар саптамалар орындады. Дәл осындай жүйе тікұшақты иілу және қадамда басқаруға мүмкіндік берді. Бұл MD 520N, MD 600N және MD Explorer құрылғыларында қолданылған.
Ұшақтарда Коанда эффектісі, ең алдымен, қозғалтқыштан қанаттың үстіңгі бетіне қосымша ауа ағыны арқылы көтерудің жоғарылауы болып табылады, ол механикаландыру босатылған кезде максималды әсер береді, яғни қанаттың ең «дөңес» профилі бар, бұл ағынның тігінен төмен қарай кетуіне мүмкіндік береді. Бұл кеңестік Ан-72, Ан-74 және Ан-70 ұшақтарында жүзеге асырылды. Бұл машиналардың барлығында қысқа ұшу және қону жолақтарын пайдалануға мүмкіндік беретін жақсартылған ұшу және қону сипаттамалары бар.
Американдық технологиядан біз «Boeing C-7» деп атауға болады, сол принципті, сондай-ақ бірқатар тәжірибелік машиналарды пайдаланамыз. Соғыстан кейінгі кезеңде Коанда эффектісі принциптеріне негізделген ұшақты жасауға көптеген әрекеттер жасалды. Олардың барлығы ұшатын тәрелке тәрізді болды және олардың барлығы белгілі бір уақыттан кейін техникалық қиындықтарға байланысты жабылды. Бұл жұмыстар қазіргі уақытта қатаң күзетілген түрде жүргізіліп жатқан болуы мүмкін.
Аспаннан жерге және су астында
Дөңгелектердің жолды ұстауын арттыру үшін Coanda эффектісі қолданыла бастадыжәне Формула 1 автомобильдерінің конструкцияларында. Машиналар диффузорлармен және фреймдермен жабдықталған, оларға қарсы шығатын газдардың ағыны басылып, қажетті әсерді қамтамасыз етеді. Жоғарыдағы суретте шығару құбырының өзі жоғары қарағанына қарамастан, контурларға жабысып қалған пайдаланылған газдардың қозғалысы көрсетілген.
Құрлықтағы көліктен басқа бұл құбылысты суасты қайықтарында пайдалануға байланысты тәжірибелік жұмыстар жүргізілді және жүргізілуде. Атап айтқанда, Санкт-Петербургте біршама экзотикалық су асты велосипеді жасалды, қандай да бір себептермен ағылшын тілінде «көгілдір кеңістік» деп аударылған Blue Space деп аталады. Оның қозғалу үшін қолданатыны - Коанда эффектісі. «Су асты велосипедінің» алдында фреймдер орнатылады, онда ескек есу роликтері орнатылып, арнайы саңылаулар арқылы суды сорып алады. Содан кейін су машина корпусының бетіне итеріліп, оның бетінде қысым жасайды. Су бүкіл корпустың айналасында ағып, артқы жағындағы ойыққа қайтадан сорылып, сыртқа шығарылады.
