福特mondeo生活在流体力学中黑车牌
人类虽然长期生活在空气和水环境中,对一些流体运动现象却缺乏认识,现举三例。
一、高尔夫球:表面光滑还是粗糙?
高尔夫球运动起源于15世纪的苏格兰,
当时人们认为表面光滑的球飞行阻力小,因此用皮革制球。
最早的高尔夫球(皮革已龟裂)
后来发现表面有很多划痕的旧球反而飞得更远,这个谜直到20世纪建立流体力学边界层理论(参见C4.2)后才解开。
(请注意球表面)
现在的高尔夫球表面有很多窝坑,在同样大小和重量下,飞行距离为光滑球的5倍。
二、机翼升力:来自下部还是上部?
人们的直观印象是空气从下面冲击着鸟的翅膀,把鸟托在空中。
19世纪初建立的流体力学环量理论(参见C2.6)彻底改变了人们的传统观念。
脱体涡量与机翼环量大小相等方向相反
足球的香蕉球现象可帮助理解环量理论。
旋转的球带动空气形成环流,一侧气体加速,另一侧减速,形成压差力,使足球拐弯,称为马格努斯效应。
机翼的特殊形状使它不用旋转就能产生环量,上部流速加快形成吸力,下部流速减慢形成压力,两者合成形成升力。
汕头禁摩测量和计算表明,上部吸力的贡献远比下部要大。
三、汽车阻力:来自前部还是后部?
地平线摩托车汽车发明于19世纪末,当时人们认为汽车的阻力主要来自前部对空气的撞击,因此早期的汽车后部是陡峭的,称为箱型车,阻力系数(C D)很大,约为0.8。
实际上汽车阻力主要来自后部形成的尾流,称为形状阻力(参见C4.7)。
20世纪30年代起,人们开始运用流体力学原理改进汽车尾部形状,出现甲壳虫型,阻力系数降至0.6。
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20世纪50-60年代改进为船型,阻力系数为0.45。
80年代经过风洞实验系统研究后,又改进为鱼型,阻力系数为0.3,
90年代后,科研人员研制开发的未来型汽车,阻力系数仅为0.137。
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