|
О некотором способе аэродинамич. расчета воздушного змея
|
|
| malamute | Дата: Среда, 09.06.2010, 02:28 | Сообщение # 1 |
|
Группа: Пользователь
Сообщений: 46
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Vladivostok
| Некоторым образом связан с расчетами гидродинамики тел разных пространственных форм. Вот решил попробовть «продуть» воздушного змея (гидро - аэро - процессы схожие ). Програмный пакет для расчета SolidWorks / FloWorks Взял схему змея из ветки http://kitevlad.ucoz.ru/forum/2-10-1 (для проверки адекватности полученных расчетов). Построил трехмерную модель (поверхность) роккаку2 согласно габаритам, но форму придал от себя (для быстроты два равных сгиба по двум осям, угол сгиба 60 градусов) - получилась «лодочка». Разместил ее под углом к набегающему потоку (тоже от себя - угол атаки 45 градусов). Все, продувка с многими параметрами расчета по умолчанию. Только поменял среду на «воздух» и изменял скорость потока (5,10,15 м/с). В качестве целей расчета были выбраны - лобовая сила сопротивления, подъемная сила, момент силы сопротивления.      Не утверждаю, но по-моему, значения сил сопротивлений получились заниженными - подъемная сила 2 кг на 5 м/с при угле атаки 45 для большого рокозмея - ....маловато ?
А вообще возможно строить более детальные модели, выбрать необх-достаточную детальность расчетной сетки, настроить параметры потока и исследовать(силы, давления, турбулентности) разных змеев на разных углах при разных скоростях ...
Сообщение отредактировал malamute - Среда, 09.06.2010, 02:45 |
| |
| |
| Андрей01 | Дата: Среда, 09.06.2010, 04:53 | Сообщение # 2 |
Группа: Банить не буду
Сообщений: 2341
Награды: 3
Статус: Offline
Город: Пермь
| malamute, а прога мереет в статике тело? а то ошибка в том, что змей при взлете от 90 до 10 градусов меняет свое положение. А так интересно увидеть как воздух протекает по змею. 
|
| |
| |
| malamute | Дата: Среда, 09.06.2010, 09:32 | Сообщение # 3 |
|
Группа: Пользователь
Сообщений: 46
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Vladivostok
| угу, мереет (умет решать нестационарную задачу), но решается обратная задача - направление потока можно менять относительно модели в ходе просчета, моделька при этом зафиксирована. Прийдется тригонометрически пересчитывать силы сопротивления (подъемную,..) Можно проследить динамику при изменении угла атаки другим способом - поворачивать модель относительно потока в диапазоне (90..10) с каким то шагом(чем мельче шаг тем интереснее), например 10 градусов. На каждом шаге продувать (но в стационарном режиме, до установления потока). получим набор подъемных сил (9 значений ), апроксимируем в график - и вот у нас какаято динамика . зависимость подьемной от угла на определенной скорости ветра. и 9 кадров из веселых картинок склыдываем в анимашку - и красиво и научно и без тригонометрического пересчета  Но естественно первый вариант (нестационарный), если он будет точно просчитан - будет более адекватен реальности ) А в расчете, который представлен выше, расматривается ограниченный случай, когда мы вытянули змея на определенную высоту и зафиксировали (угол), дует ровный ветер, изменяем его силу при этом форма остается той же (изменение формы с изменением силы ветра или направлением это в проге только в стационарном режиме можно, с подстановкой моделей других форм)
Сообщение отредактировал malamute - Среда, 09.06.2010, 09:46 |
| |
| |
| Андрей01 | Дата: Среда, 09.06.2010, 14:09 | Сообщение # 4 |
|
Группа: Банить не буду
Сообщений: 2341
Награды: 3
Статус: Offline
Город: Пермь
| malamute, тут придется еще леер так метров 100 продувать, в диаметре 2мм и на нем ветер часто у меня зависает и сам змей "Катя" более 100м в верх ну нехочет подниматся. А так молодец!! Если есть время то сделай анимашку  .
|
| |
| |
| malamute | Дата: Среда, 09.06.2010, 14:57 | Сообщение # 5 |
|
Группа: Пользователь
Сообщений: 46
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Vladivostok
| вопрос, сколько весит 100метров леера сечением 2мм без катушки ? наверное, надо сделать так: взвесить 100метров леера, добавить результат к весу змея и сравнить результат с получаемой при продувке подъемной силой. Сделать серию продувок с разными углами атаки и скоростями потока (которые характерны для высоты 100м). выяснися какой нужен необходим ветер и угол для удержания змея с 100м леера. А продувать леер мне кажется смысла мало, он окажет ничтожное сопротивление по сравнению со змеем, площадь никакушная... хотя... вот прикинул соотношение площадей рок-змея(2.4мХ1.8м) и леера(100м х 2мм):
кое какое сопротивление ветру будет )
Сообщение отредактировал malamute - Среда, 09.06.2010, 15:12 |
| |
| |
| Sergey | Дата: Среда, 09.06.2010, 15:03 | Сообщение # 6 |
 Admin
Группа: Банить не буду
Сообщений: 2681
Награды: 7
Статус: Offline
Город: Владивосток
| Андрей (malamute), а фигуру моделируешь только в самой программе или можно экспортировать из других?
|
| |
| |
| Sergey | Дата: Среда, 09.06.2010, 15:18 | Сообщение # 7 |
|
Admin
Группа: Банить не буду
Сообщений: 2681
Награды: 7
Статус: Offline
Город: Владивосток
| Quote (malamute) А продувать леер мне кажется смысла мало
вес леера, как раз таки, роли огромной не играет, если только леер не мокрый. Я точно не скажу не мерил, но на вскидку, мой дакрон 1 мм весит 1000 метров около 300 гр (вес на вскидку) но вот парусность его на этой длине составляет один квадратный метр (S=0.9м2) Площадь уже приличная, на ветру более 3м/с, не смотря на то, что сам змей будет большим, его леер будет сильно оттягивать назад.
Я запускал на такую высоту (1000 метров) точнее выпускал на такую длину леер... и змей в 4м2 смог подняться в зенит без проблем только благодаря тому, что около земли ветер был не большой порядка 1.5-2м/с а на верху более сильнее...
|
| |
| |
| malamute | Дата: Среда, 09.06.2010, 15:18 | Сообщение # 8 |
|
Группа: Пользователь
Сообщений: 46
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Vladivostok
| по опыту проще в SolidWork-е (в него и встроен пакет для продувок floworks) начертить. Но можно перенести из других 3D-редакторов. Сам переносил из Autocad, посредством формата ACIS (.sat). Главное для flowork-а, чтобы фигура для просчета была солид-обьектом, те. все поверхности замкнутые, и если состоит из разных деталей, то они должны быть соеденены внахлест (друг-в-друга), а не по кромке.
|
| |
| |
| Sergey | Дата: Среда, 09.06.2010, 15:31 | Сообщение # 9 |
|
Admin
Группа: Банить не буду
Сообщений: 2681
Награды: 7
Статус: Offline
Город: Владивосток
| Quote (malamute) кое какое сопротивление ветру 
|
| |
| |
| malamute | Дата: Среда, 09.06.2010, 15:34 | Сообщение # 10 |
|
Группа: Пользователь
Сообщений: 46
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Vladivostok
| значит надо учитывать парусность леера, можно посмотреть какое сопротивление будет у плоскости, эквивалентной по площади, но на какой скорости просчитывать если на разных высотах разная скорость, брать среднее в диапазоне скоростей ?
Сообщение отредактировал malamute - Среда, 09.06.2010, 15:38 |
| |
| |
| Sergey | Дата: Среда, 09.06.2010, 15:55 | Сообщение # 11 |
|
Admin
Группа: Банить не буду
Сообщений: 2681
Награды: 7
Статус: Offline
Город: Владивосток
| Quote (malamute) на разных высотах разная скорость |
| |
| |
| malamute | Дата: Среда, 09.06.2010, 16:35 | Сообщение # 12 |
|
Группа: Пользователь
Сообщений: 46
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Vladivostok
| так, получается леер влияет на подьемную силу змея через вектор тяги,... и влияние начинается только тогда , когда леер начинает уходить под/за змея ? точка приложения тяги переходит к верхнему краю змея, возникает момент, который уменьшает угол атаки, так ? ) осмысливаю )
|
| |
| |
| Андрей01 | Дата: Среда, 09.06.2010, 17:38 | Сообщение # 13 |
|
Группа: Банить не буду
Сообщений: 2341
Награды: 3
Статус: Offline
Город: Пермь
| Да так и получается, надо либо тоньше и прочнее леер брать или использовать несколько змеев (поезд).
|
| |
| |
| Konstrukt0r | Дата: Понедельник, 21.06.2010, 22:04 | Сообщение # 14 |
Группа: Банить не буду
Сообщений: 1327
Награды: 2
Статус: Offline
Город: Хабаровск
| С сопротивлением леера все хитрее. Даже если проекция нити меньше чем площадь змея, она очень сильно влияет на запуск. Попробуйте на бельевую веревку подвесить груз 100 грамм - натяжение нити будет не 100 грамм а весьма значительным, будет зависить от провиса веревки. При провисе 10% - примерно 1000 грамм, если груз сосредоточен в середине. В строительной механике это называют геометрически нелинейным расчетом - когда расчетная схема зависит от усилий а усилия зависят от меняющейся геометрии расчетной схемы. Кстати, солидворкс с такой задачей должен справиться. Из моего опыта - запустить змей роккаку 1 м2 выше 150 метров на капроновом шнуре 1.4 мм очень тяжело. Леер провисает настолько сильно что начинает стлаться почти горизонтально.
Выхода два - использование продвинутых материалов с большей прочностью или увеличение площади змея, т.к. при увеличении диаметра леера разрывное усилие растет в квадрате а сопротивление леера - линейно.
Надо еще найти материалы по воздушному сопротивлению нитей, там все весьма не просто, нет прямой пропорциональности диаметру. Во всяком случае, для вант, если я правильно помню, формулы разные в зависимости от чисел рейнольдса сечения.
|
| |
| |
| malamute | Дата: Среда, 07.07.2010, 18:23 | Сообщение # 15 |
|
Группа: Пользователь
Сообщений: 46
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Vladivostok
| Продолжаемс... Та же самая модель рока2. Расчет нестационарный. Имитируется взлет змея. По ходу взлета меняется угол атаки змея (пересчет из угла набегающего потока) и скорость ветра с высотой. Физическое время моделирования: минута с копейками. Машинное время моделирования: 5.5 часов. Леера нет, расчет только несущей части.  
|
| |
| |
| malamute | Дата: Среда, 07.07.2010, 18:30 | Сообщение # 16 |
|
Группа: Пользователь
Сообщений: 46
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Vladivostok
| что можно сказать по графикам учитывая, что мы вроде как сами заказываем в этом эксперименте угол атаки для змея. Какимто образом управляя им (углом) и одновременно травим леер . На самом деле переворачиваем задачу, где поток изменяя скорость набегания от 3 до 16 м/с и угол направления на неподвижную форму от 0..90 град, а все это происходи гдето за полторы минуты реального времени ) - в этих динамических условиях (если верить пакету) максимальная тяга получилась (4 кг) на высоте со скоростью ветра 8м/с, угол атаки 20 градусов
- на высоте примерно 130м змей устремляется в зенит при угле атаки меньше 10 градусов , падает лобовое, теряется подъемная сила. хотя скорость ветра при этом ~10м/с
- до 80градусов у змея нет подьемной, но его сворачивает момент сопр-я, с 80 до 70 - растет до 1кг, 70..60 градусов - держится 1 кг. если змей весит меньше 1кг, то взлетит с места при 3м/с-ветре, если больше 1кг , то надо запускать с помощником...
Сообщение отредактировал malamute - Четверг, 08.07.2010, 10:16 |
| |
| |
| malamute | Дата: Четверг, 08.07.2010, 09:27 | Сообщение # 17 |
|
Группа: Пользователь
Сообщений: 46
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Vladivostok
| на картинку с сечениями потоков надо смотреть кверхногами и поворачивая голову 0..90 неудобно, поэтому я все заповорачивал для удобства вот на этом видеоролике http://www.youtube.com/watch?v=8WB4irWaOeo
|
| |
| |
| Андрей01 | Дата: Пятница, 09.07.2010, 02:58 | Сообщение # 18 |
|
Группа: Банить не буду
Сообщений: 2341
Награды: 3
Статус: Offline
Город: Пермь
| Посмотрел видео, все встало на свои места. Осталось только его 
|
| |
| |
| malamute | Дата: Пятница, 09.07.2010, 04:28 | Сообщение # 19 |
|
Группа: Пользователь
Сообщений: 46
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Vladivostok
| зачем с ним так поступать, его надо пожалеть, ведь мы его и так поставили в ТАКИЕ жесткие условия)
|
| |
| |
| DevilTriggerForever | Дата: Среда, 08.08.2018, 19:26 | Сообщение # 20 |
Группа: Пользователь
Сообщений: 34
Награды: 0
Статус: Offline
Город: Могилёв
| Sergey, а ведь Леер условно говоря круглый. Значит ветер будет его более обтекать, и парусность будет беньше, чем у плоскости с эквивалентной площадью?Цитата malamute (  ) значит надо учитывать парусность леера,
Цитата Sergey ( ) , а площадь леера перпендикулярна, значит сопротивление по всей площади |
| |
| |
| Sergey | Дата: Пятница, 10.08.2018, 14:13 | Сообщение # 21 |
|
Admin
Группа: Банить не буду
Сообщений: 2681
Награды: 7
Статус: Offline
Город: Владивосток
| Цитата DevilTriggerForever ( ) Sergey, а ведь Леер условно говоря круглый. Значит ветер будет его более обтекать, и парусность будет беньше, чем у плоскости с эквивалентной площадью?
Эх... если б это работало на всех диапазонах размерности... Наверно мы бы тогда могли летать как жуки... или наоборот жуки бы не могли летать...
Закон обтекаемости потоками воздуха круглых объектов, работает до определённого размера. Если размер объекта становиться меньше условной точки, то тогда сопротивление его возрастает, потому что молекулы воздуха остаются неизменными в размере... Это первое.
Второе. Фал (или шнур или леер) в диаметре 1 мм и длиной 1 метр, имеет площадь сопротивления 0.001 м2 Площадь сопротивления считается не от площади поверхности фала, а его просвет... Так что фал хоть круглый будет, хоть квадратный хоть плоский, площадь сопротивления его не поменяется....
По поводу расположения фала и змея по отношению к направлению ветра, змей проигрывает в тяге... Можно поэкспериментировать, подцепить безмен и посмотреть когда наисильнейше тянет змей: сразу при подъёме или когда уже выйдет в зенит. Ну тут и экспериментировать не обязательно, и так понятно, что когда змей будет стоять перпендикулярно земле, то он сильнее будет тянуть, чем нежели когда он уже выйдет в зенит... Так же и с фалом...
Добавлено (10.08.2018, 14:28)
---------------------------------------------
меня тут мысль посетила... Если в вакууме все предметы, не зависимо от массы и размеров падают с одинаковым ускорением, то получается масса не влияет на ускорение. В воздухе разница в ускорении зависит от плотности объектов. То есть если брать два объекта например килограмм гиря и килограмм сена... понятное дело что гиря быстрее поцелуется с землёй... Но вот если взять гирю и мяч такого же размера? Кто быстрее достигнет точки соприкосновения с землёй? Понимаю что это проходят в средних классах по физики и есть даже формула g=G*Mз/R^2 которая не подразумевает массу... но всё таки как хочется думать, что гиря упадёт быстрее... 
|
| |
| |
| lalex | Дата: Пятница, 10.08.2018, 18:15 | Сообщение # 22 |
Группа: Старичок
Сообщений: 2164
Награды: 7
Статус: Offline
Город: Крым, в Москве зимую
| Скорость падения в атмосфере зависит от веса, это есть в формулах. Кроме этого в формулу при расчетах входят проекционная площадь и к-т сопротивления, ну или другие параметры геометрии.
https://poznayka.org/s82753t1.html
Для запоминания удобно помнить про плотность, а она и есть функция веса и габаритов. Как иллюстрация к гире и мячику: паучки на своих паутинках имеют плотность, близкую к воздуху, оттого практически не падают, точнее, легко взлетают до километра на случайных восходящих. Я как-то нацеплял их в погожий день на змей и леер, весь нижний слой был полон паутины. Аналогично воздушный шарик, как крайний случай резинового мячика ,)
Леер больше парусит, когда он перпендикулярен потоку, и вертикален к земле. Значит, в крайнем нижнем положении максимально парусит змей, в верхнем - леер сильнее влияет на систему. Если хотеть высотноготрекорда, критична парусность леера и аэродинамика змея (малый угол атаки, лобовое сопротивление).
Сообщение отредактировал lalex - Пятница, 10.08.2018, 23:08 |
| |
| |
| Sergey | Дата: Пятница, 10.08.2018, 19:35 | Сообщение # 23 |
|
Admin
Группа: Банить не буду
Сообщений: 2681
Награды: 7
Статус: Offline
Город: Владивосток
| Цитата lalex ( ) Скорость падения в атмосфере зависит от веса
мдя... придётся опять в 1 класс топать... 
|
| |
| |
| lalex | Дата: Суббота, 11.08.2018, 01:01 | Сообщение # 24 |
|
Группа: Старичок
Сообщений: 2164
Награды: 7
Статус: Offline
Город: Крым, в Москве зимую
| Или, продолжая тему, применять Solidworks...
Кстати, процитирую Михаила, из вышележащего:
". Из моего опыта - запустить змей роккаку 1 м2 выше 150 метров на капроновом шнуре 1.4 мм очень тяжело. Леер провисает настолько сильно что начинает стлаться почти горизонтально.
Выхода два - использование продвинутых материалов с большей прочностью или увеличение площади змея..."
|
| |
| |
