Terdapat banyak fenomena fizikal dan undang-undang yang ditemui oleh manusia secara tidak sengaja. Bermula daripada epal lagenda yang jatuh di atas kepala Isaac Newton, dan Archimedes mandi dengan aman, hinggalah kepada penemuan terbaru dalam bidang penciptaan bahan baharu dan biokimia. Kesan Coanda tergolong dalam siri penemuan yang sama. Cukup aneh, tetapi aplikasi praktikalnya dalam teknologi masih pada peringkat awal. Jadi, apakah kesan Coanda?
Sejarah penemuan
Jurutera Romania Henri Coanda, semasa menguji pesawat eksperimennya, dilengkapi dengan enjin jet, tetapi mempunyai badan kayu, untuk mengelakkan penyalaan badan daripada aliran jet, memasang plat logam pelindung pada sisi enjin. Namun, kesannya ternyata bertentangan dengan apa yang diharapkan. Jet yang tamat tempoh, atas sebab yang tidak diketahui, mula tertarik pada plat pelindung ini dan struktur kayu kerangka pesawat yang terletak di kawasan penempatannya boleh menyala. Ujian berakhir dengan kemalangan, tetapi pencipta sendiri tidakmenderita. Semua ini berlaku pada awal abad ke-20.
Pengesahan eksperimen
Kesan Coanda ialah fenomena yang anda boleh uji dari keselesaan dapur anda. Jika anda membuka air di paip dan membawa pinggan rata ke aliran air, anda boleh melihat kesan ini dengan mata anda sendiri. Air hampir tidak akan ketara menyimpang ke arah pinggan. Pada masa yang sama, kadar aliran air mungkin tidak terlalu tinggi. Pada dasarnya, fenomena ini diperhatikan dalam mana-mana medium: air atau udara. Perkara utama ialah kehadiran aliran sederhana dan kehadiran permukaan bersebelahan dengan aliran ini pada satu sisi.
By the way, fenomena ini mempunyai nama lain - kesan cerek. Terima kasih kepada kesan ini bahawa apabila teko dicondongkan, air daripadanya tidak jatuh ke dalam cawan, tetapi mengalir ke muncung, membanjiri alas meja, dan kadang-kadang lutut orang lain. Memandangkan undang-undang hidrodinamik dan aerodinamik secara keseluruhan, dengan beberapa pengecualian, boleh dikatakan sama, supaya tidak berulang, pada masa hadapan kesan Coanda akan dipertimbangkan untuk persekitaran udara.
Fizik fenomena
Kesan Coanda adalah berdasarkan perbezaan tekanan yang terhasil dalam aliran dengan kehadiran dinding yang menyekat aliran ini, menghalang akses bebas udara dari satu sisi. Sebarang aliran udara terdiri daripada lapisan dengan kelajuan yang berbeza. Pada masa yang sama, telah dibuktikan secara eksperimen bahawa daya geseran antara lapisan udara dan permukaan pepejal bersebelahan adalah kurang daripada antara lapisan udara individu. Oleh itu, halaju lapisan udara yang melalui dekat dengan permukaan ternyatamelebihi kelajuan lapisan udara yang jauh dari permukaan ini.
Selain itu, pada jarak yang cukup besar, kelajuan salah satu lapisan udara berbanding permukaan secara amnya akan sama dengan sifar. Ternyata medan halaju yang tidak seragam sepanjang ketinggian aliran. Selaras dengan undang-undang dinamik gas, perbezaan tekanan melintang timbul di sini, yang memesongkan aliran ke arah tekanan yang lebih rendah, iaitu, ke mana kelajuan lapisan udara lebih tinggi - ke arah dinding pembatas. Dengan memilih bentuk muncung dan permukaan, bereksperimen dengan jarak dan kelajuan, adalah mungkin untuk menukar arah aliran dalam julat yang agak luas.
Math
Untuk masa yang sangat lama, fenomena yang diterangkan tidak dikenali sama sekali, walaupun ia jelas dan mudah untuk pengesahan percubaan. Kemudian terdapat keperluan untuk pengiraan teori daya dan vektor daya ini, iaitu, untuk mengira kesan Coanda. Pengiraan sedemikian dibuat untuk jenis jet yang berbeza.
Rumus terbitan agak rumit dan mewakili gabungan kalkulus pembezaan dengan trigonometri. Tetapi pengiraan yang kompleks dan berbilang langkah ini hanya boleh memberikan hasil anggaran. Sudah tentu, semua ini tidak dikira di atas kertas, tetapi menggunakan algoritma moden yang tertanam dalam komputer. Walau bagaimanapun, nilai sebenar hanya boleh didapati secara eksperimen. Terlalu banyak faktor menyumbang kepada kesan ini, dan tidak semuanya boleh diterangkan menggunakan formula matematik.
Apakah fenomena ini bergantung pada
Mengetepikan analisis formula yang terperinci, yang memerlukan kemahiran luar biasa, kekuatan kesan Coanda bergantung pada halaju aliran, nisbah diameter aliran dan kelengkungan dinding. Eksperimen telah menunjukkan bahawa lokasi dan diameter muncung, kekasaran permukaan dinding, jarak antara aliran dan dinding yang mengehadkannya, serta bentuk dinding itu sendiri, adalah sangat penting. Ia juga diperhatikan bahawa kesan Coanda lebih ketara dalam aliran bergelora.
Apa lagi yang ditemui oleh penemu
Selepas penemuan fenomena itu, A. Coanda mula membangunkannya dan mencari aplikasi praktikal. Hasil usahanya adalah paten untuk ciptaan payung terbang. Jika muncung dipasang di tengah hemisfera yang serupa dengan payung, mengeluarkan aliran gas, maka, mengikut kesan Coanda, aliran ini akan ditekan pada permukaan hemisfera dan mengalir ke bawah, mewujudkan kawasan rendah. tekanan di atas payung, menolaknya ke atas. Pencipta sendiri memanggilnya sebagai sayap pesawat, digulung menjadi cincin.
Percubaan untuk mempraktikkan ciptaan ini tidak berjaya. Sebabnya ialah ketidakstabilan radas di udara. Walau bagaimanapun, kemajuan terkini dalam bidang kawalan pintar struktur tidak stabil di udara, yang dipanggil prinsip Fly by Wire, memberi harapan untuk kemunculan pesawat eksotik ini.
Apa yang telah dicapai
Walaupun tidak mungkin untuk mengangkat payung pencipta ke udara, kesan Coanda dalampenerbangan digunakan, tetapi, secara relatifnya, di kawasan menengah. Daripada contoh yang paling cemerlang, seseorang boleh memetik sebuah helikopter tanpa pemutar ekor yang dibangunkan pada tahun 40-an, yang fungsinya untuk mengimbangi putaran pemutar utama dilakukan oleh kipas yang dipasang di belakang dan muncung dengan panduan khas. Sistem yang sama memungkinkan untuk mengawal helikopter dalam yaw dan padang. Ini telah digunakan pada MD 520N, MD 600N dan MD Explorer.
Pada kapal terbang, kesan Coanda ialah, pertama sekali, peningkatan daya angkat melalui aliran udara tambahan dari enjin ke permukaan atas sayap, yang memberikan kesan maksimum apabila mekanisasi dilepaskan, iaitu apabila sayap mempunyai profil paling "cembung", membolehkan aliran keluar hampir menegak ke bawah. Ini telah dilaksanakan pada pesawat Soviet An-72, An-74, dan An-70. Semua mesin ini telah menambah baik ciri berlepas dan mendarat, membenarkan penggunaan lorong berlepas dan mendarat yang singkat.
Daripada teknologi Amerika, kita boleh menamakan "Boeing C-7", menggunakan prinsip yang sama, serta beberapa mesin eksperimen. Dalam tempoh selepas perang, banyak percubaan dibuat untuk mencipta pesawat berdasarkan prinsip kesan Coanda. Kesemuanya mempunyai bentuk piring terbang, dan kesemuanya, selepas masa tertentu, ditutup kerana masalah teknikal. Ada kemungkinan bahawa kerja-kerja ini sedang dijalankan dalam bentuk yang dikawal ketat pada masa ini.
Dari langit ke bumi dan di bawah air
Untuk meningkatkan cengkaman roda dengan trek, kesan Coanda mula digunakandan dalam reka bentuk kereta Formula 1. Mesin ini dilengkapi dengan peresap dan fairing, yang terhadapnya aliran gas ekzos ditekan, memberikan kesan yang diingini. Gambar di atas menunjukkan pergerakan gas ekzos yang melekat pada kontur, walaupun pada hakikatnya paip ekzos itu sendiri menghala ke atas.
Selain pengangkutan darat, kerja eksperimen telah dan sedang dijalankan berkaitan dengan penggunaan fenomena ini pada kapal selam. Khususnya, basikal bawah air yang agak eksotik dicipta di St. Petersburg, atas sebab tertentu dipanggil dalam bahasa Inggeris - Blue Space, diterjemahkan sebagai "ruang biru". Apa yang dia gunakan untuk bergerak adalah kesan Coanda. Fairings dipasang di hadapan "basikal bawah air", di mana penggelek mendayung dipasang, menyedut air melalui slot khas. Air kemudiannya ditolak ke permukaan badan mesin, mewujudkan tujahan pada permukaannya. Air mengalir di sekeliling seluruh badan kapal, disedut kembali ke dalam slot di buritan, dan ditolak keluar.
