Давление ветра
Поток ветра создает давление на поверхности, встречающейся на его пути. Рассмотрим некоторое течение, схематически представленное на рис. 13.6. Предположим, что молекулы газа налетают на некую поверхность, соударяются с ней и летят обратно, не пересекаясь по пути с молекулами, движущимися по направлению к поверхности.
В этом случае изменение импульса каждой частицы, отражающейся от поверхности, составляет 2ти, поскольку изменение скорости составляет 2v (до соударения с поверхностью частицы двигались со скоростью и, а после него они приобрели скорость — v). Таким образом, изменение импульса потока газа nv, создает давление на единицу площади поверхности 2mvnv = 2piA Но в действительности такая ситуация может иметь место только в случае очень разреженного газа, концентрация молекул в котором крайне мала. Только в таком случае поток частиц, отраженный от поверхности, может не пересекаться с набегающим потоком.
|
Рис. 13.6. Упрощенная картина нате — Рис. 13.7. Реальная картина натекания кания потока на поверхность потока на поверхность |
В реальности поток частиц, отраженный от преграды, начнет сталкиваться с потоком, набегающим на препятствие, при этом будет иметь место обтекание частицами газа препятствия. Картина такого течения представлена на рис. 13.7. Давление, оказываемое частицами на поверхность в этом случае, будет меньше, чем в ранее рассмотренной идеальной ситуации. При этом давление на поверхность будет зависеть от её формы. В аэродинамике реальное давление газа на поверхность считают равным его динамическому давлению, умноженному на экспериментально определяемый коэффициент Св, называемый аэродинамическим коэффициентом сопротивления поверхности:
P = pv1CD. (И)
Аэродинамический коэффициент сопротивления зависит от формы поверхности, ее размера и скорости потока. Из этого следует, что давление на поверхность не строго пропорционально квадрату скорости натекающего потока, как это можно было бы предположить из соотношения (11).
Аэродинамический коэффициент сопротивления CD большой пластины, расположенной перпендикулярно натекающему с дозвуковой скоростью потоку, считают приближенно равным 1,28.