Kuna matukio mengi ya kimaumbile na sheria zilizogunduliwa na mwanadamu kwa bahati mbaya. Kuanzia tufaha la hadithi lililoanguka juu ya kichwa cha Isaac Newton, na Archimedes akioga kwa amani, hadi uvumbuzi wa hivi karibuni katika uwanja wa kuunda nyenzo mpya na biokemia. Athari ya Coanda ni ya mfululizo sawa wa uvumbuzi. Oddly kutosha, lakini matumizi yake ya vitendo katika teknolojia bado ni katika hatua ya awali kabisa. Kwa hivyo, athari ya Coanda ni nini?
Historia ya uvumbuzi
Mhandisi wa Kiromania Henri Coanda, alipokuwa akijaribu ndege yake ya majaribio, iliyokuwa na injini ya ndege, lakini ikiwa na mwili wa mbao, ili kuzuia kuwaka kwa mwili kutoka kwa mkondo wa ndege, aliweka sahani za kinga kwenye pande za ndege. injini. Walakini, athari ya hii iligeuka kuwa kinyume na ilivyotarajiwa. Jeti zinazoisha muda wake, kwa sababu zisizojulikana, zilianza kuvutiwa na sahani hizi za kinga na miundo ya mbao ya airframe iliyoko katika eneo la uwekaji wao inaweza kuwaka. Vipimo viliisha kwa ajali, lakini mvumbuzi mwenyewe hakufanya hivyoKuteseka. Haya yote yalitokea mwanzoni kabisa mwa karne ya 20.
Uthibitishaji wa majaribio
Madoido ya Coanda ni jambo ambalo unaweza kujaribu ukiwa katika hali nzuri ya jikoni yako. Ikiwa utafungua maji kwenye bomba na kuleta sahani ya gorofa kwenye mkondo wa maji, unaweza kuona athari hii kwa macho yako mwenyewe. Maji yatakeuka kwa urahisi kuelekea sahani. Wakati huo huo, kiwango cha mtiririko wa maji hawezi kuwa juu sana. Kimsingi, jambo hili linazingatiwa kwa njia yoyote: maji au hewa. Jambo kuu ni uwepo wa mtiririko wa kati na uwepo wa uso karibu na mtiririko huu kwa upande mmoja.
Kwa njia, jambo hili lina jina lingine - athari ya kettle. Ni kutokana na athari hii kwamba wakati teapot inapopigwa, maji kutoka humo haingii ndani ya kikombe, lakini inapita chini ya spout, mafuriko ya meza, na wakati mwingine magoti ya wengine. Kwa kuwa sheria za hidrodynamics na aerodynamics kwa ujumla, isipokuwa chache, zinafanana kivitendo, ili zisirudiwe, katika siku zijazo athari ya Coanda itazingatiwa kwa mazingira ya hewa.
Fizikia ya jambo hilo
Athari ya Coanda inatokana na tofauti inayotokana na shinikizo la mtiririko katika uwepo wa ukuta unaozuia mtiririko huu, kuzuia ufikiaji bila malipo wa hewa kutoka upande mmoja. Mtiririko wowote wa hewa una tabaka na kasi tofauti. Wakati huo huo, imethibitishwa kwa majaribio kwamba nguvu ya msuguano kati ya safu ya hewa na uso wa karibu ni mdogo kuliko kati ya tabaka za hewa za kibinafsi. Kwa hivyo, kasi ya safu ya hewa inayopita karibu na uso inageuka kuwajuu ya kasi ya safu ya hewa iliyo mbali na uso huu.
Aidha, kwa umbali mkubwa wa kutosha, kasi ya mojawapo ya tabaka za hewa inayohusiana na uso kwa ujumla itakuwa sawa na sufuri. Inageuka uwanja usio na sare wa kasi kando ya urefu wa mtiririko. Kwa mujibu wa sheria za mienendo ya gesi, tofauti ya shinikizo la transverse hutokea hapa, ambayo inapotosha mtiririko kuelekea shinikizo la chini, yaani, ambapo kasi ya safu ya hewa ni ya juu - kuelekea ukuta wa mipaka. Kwa kuchagua umbo la pua na uso, kujaribu umbali na kasi, inawezekana kubadilisha mwelekeo wa mtiririko katika anuwai pana.
Hesabu
Kwa muda mrefu sana, jambo lililoelezewa halikutambuliwa hata kidogo, licha ya udhahiri wake na urahisi wa uthibitishaji wa majaribio. Kisha kulikuwa na haja ya mahesabu ya kinadharia ya nguvu na vector ya nguvu hii, yaani, kuhesabu athari ya Coanda. Hesabu kama hizo zilifanywa kwa aina tofauti za jeti.
Fomula zinazotolewa ni ngumu sana na zinawakilisha mchanganyiko wa calculus tofauti na trigonometry. Lakini mahesabu haya magumu na ya hatua nyingi yanaweza tu kutoa matokeo ya takriban. Bila shaka, haya yote hayajahesabiwa kwenye karatasi, lakini kwa kutumia algorithms ya kisasa iliyoingia kwenye kompyuta. Walakini, maadili halisi yanaweza kupatikana tu kwa majaribio. Sababu nyingi sana huchangia athari hii, na sio zote zinaweza kuelezewa kwa kutumia fomula za hisabati.
Jambo hili linategemea nini
Ukiacha uchanganuzi wa kina wa fomula, unaohitaji ustadi wa ajabu, nguvu ya athari ya Coanda inategemea kasi ya mtiririko, uwiano wa kipenyo cha mtiririko na mkunjo wa ukuta. Majaribio yameonyesha kuwa eneo na kipenyo cha pua, ukali wa uso wa ukuta, umbali kati ya mtiririko na ukuta unaozuia, pamoja na sura ya ukuta yenyewe, ni muhimu sana. Pia inabainika kuwa athari ya Coanda huonekana zaidi katika mtiririko wa misukosuko.
Ni nini kingine ambacho mgunduzi alikuja nacho
Baada ya ugunduzi wa jambo hilo, A. Coanda alianza kuliendeleza na kutafuta matumizi ya vitendo. Matokeo ya juhudi zake ilikuwa hati miliki ya uvumbuzi wa mwavuli wa kuruka. Ikiwa nozzles zimewekwa katikati ya hemisphere sawa na mwavuli, ikitoa mkondo wa gesi, basi, kwa mujibu wa athari ya Coanda, mkondo huu utasisitizwa dhidi ya uso wa hemisphere na kutiririka chini, na kuunda eneo la chini. shinikizo juu ya mwavuli, kusukuma juu. Mvumbuzi mwenyewe aliliita bawa la ndege, lililoviringishwa kuwa pete.
Juhudi za kutekeleza uvumbuzi huu hazijafaulu. Sababu ni kutokuwa na utulivu wa vifaa vya hewa. Hata hivyo, maendeleo ya hivi majuzi katika uwanja wa udhibiti wa akili wa miundo isiyo imara angani, ile inayoitwa kanuni ya Fly by Wire, inatoa matumaini ya kutokea kwa ndege hii ya kigeni.
Nini kilitimia
Ingawa haikuwezekana kuinua mwavuli wa mvumbuzi hewani, athari ya Coanda katikaanga hutumiwa, lakini, kwa kiasi kikubwa, katika maeneo ya sekondari. Kati ya mifano bora zaidi, mtu anaweza kutaja helikopta bila rotor ya mkia iliyotengenezwa katika miaka ya 40, ambayo kazi zake za kulipa fidia kwa mzunguko wa rotor kuu zilifanywa na shabiki iliyowekwa nyuma na nozzles na viongozi maalum. Mfumo huo huo ulifanya iwezekane kudhibiti helikopta katika miayo na lami. Hii imetumika kwenye MD 520N, MD 600N na MD Explorer.
Kwenye ndege, athari ya Coanda ni, kwanza kabisa, ongezeko la kuinua kwa mtiririko wa ziada wa hewa kutoka kwa injini hadi sehemu ya juu ya bawa, ambayo hutoa athari ya juu wakati uunganishaji unatolewa, ambayo ni, wakati. mrengo una wasifu zaidi wa "convex", kuruhusu mtiririko kuondoka karibu wima chini. Hii imetekelezwa kwenye ndege za Soviet An-72, An-74, na An-70. Mashine hizi zote zimeboresha sifa za kuruka na kutua, hivyo kuruhusu matumizi ya njia fupi za kuruka na kutua.
Kutoka kwa teknolojia ya Marekani, tunaweza kuiita "Boeing C-7", kwa kutumia kanuni hiyo hiyo, pamoja na idadi ya mashine za majaribio. Katika kipindi cha baada ya vita, majaribio mengi yalifanywa kuunda ndege kulingana na kanuni za athari ya Coanda. Zote zilikuwa na umbo la sahani inayoruka, na zote, baada ya muda fulani, zilifungwa kwa sababu ya shida za kiufundi. Inawezekana kwamba kazi hizi zinatekelezwa katika mfumo wa ulinzi mkali kwa wakati huu.
Kutoka mbinguni hata duniani na chini ya maji
Ili kuongeza mshiko wa magurudumu kwenye wimbo, athari ya Coanda ilianza kutumikana katika miundo ya magari ya Formula 1. Mashine zina vifaa vya kueneza na haki, ambayo mtiririko wa gesi za kutolea nje unasisitizwa, kutoa athari inayotaka. Picha hapo juu inaonyesha msogeo wa gesi za kutolea moshi zinazoshikamana na kontua, licha ya ukweli kwamba bomba lenyewe la kutolea moshi linaelekea juu.
Mbali na usafiri wa nchi kavu, kazi ya majaribio imekuwa na inafanywa kuhusiana na matumizi ya jambo hili kwenye nyambizi. Hasa, baiskeli ya chini ya maji ya kigeni iliundwa huko St. Petersburg, kwa sababu fulani inayoitwa kwa Kiingereza - Blue Space, iliyotafsiriwa kama "nafasi ya bluu". Anachotumia kuzunguka ni athari ya Coanda. Fairings imewekwa mbele ya "baiskeli ya chini ya maji", ambayo rollers za kupiga makasia huwekwa, kunyonya maji kupitia slots maalum. Kisha maji yanasukumwa kwenye uso wa mwili wa mashine, na kuunda msukumo juu ya uso wake. Maji hutiririka kuzunguka sehemu yote ya mwili, yakivutwa nyuma kwenye sehemu ya nyuma, na kusukumwa nje.
