ГІДРОДИНАМІКА І АКУСТИКА

Цей документ поширюється згідно з ліцензією CC BY-NC-ND 4.0

2024 ◊ Том 3 (93) ◊ Номер 3 ◊ с. 311-329

І. Г. Нестерук^*

^* Інститут гідромеханіки НАН України, Київ, Україна

Спеціально спрофільовані ламінарні корпуси малого опору для збільшення швидкості та комерційної ефективності плаваючих апаратів

Gidrodin. akust. 2024, 3(3):311-329     [Дата публікації: 23.12.2024]

МОВА ТЕКСТУ: Англійська

АНОТАЦІЯ

Тонкі тіла обертання з приєднаним примежовим шаром можуть затримувати його турбулізацію й забезпечують низький опір тиску. Тому дослідження безвідривних твердих тіл, подібних до обводів водних тварин, дозволило зробити висновок, що сама форма може забезпечувати низький опір, властивий ламінарній течії. Об'ємний коефіцієнт опору тертя видовжених осесиметричних безвідривних корпусів досягає свого мінімуму при критичному числі Рейнольдса, яке пов'язує їхню швидкість, об'єм і довжину з кінематичною в'язкістю рідини та може використовуватися для оптимізації в необмежених потоках води або повітря. Характеристики запропонованих корпусів, що рухаються по поверхні води, поки невідомі. Тим не менш, було показано, що спеціальні форми з дуже гострими увігнутими носиками, схожі на роструми найшвидших риб, дозволяють усунути точки гальмування й високий тиск на поверхні тіла. Цей ефект дозволяє зменшити хвильовий опір. Потенціальний безвідривний потік нев'язкої нестисливої рідини навколо тонкого тіла обертання, що рухається горизонтально з постійною швидкістю поблизу поверхні води, моделювався з використанням джерел і стоків, розташованих на осі симетрії, та джерел і стоків протилежної інтенсивності, розташованих на відповідній лінії вище поверхні води. Продемонстровано відсутність піків тиску та малі значення вертикальної складової швидкості на водній поверхні для тіл обертання особливої форми з гострими увігнутими носиками для різних значень видовження та глибини руху. Для порівняння, ті ж характеристики були розраховані для форм з опуклими носиками. Оцінено повний опір, комерційну ефективність і максимальну водотоннажність ламінарного корпуса. Низькі значення повного опору дозволяють отримати досить високі швидкості руху при використанні стандартних двигунів. Після відповідних випробувань запропоновані форми можуть використовуватись для зменшення повного опору суден і веслувальних човнів, а також для підвищення швидкості та комерційної ефективності.

КЛЮЧОВІ СЛОВА

комерційна ефективність, зменшення опору, захист навколишнього середовища, нероздільні форми, хвильовий опір

ЛІТЕРАТУРА