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水阻探讨—流线型—对浮漂形状忽略了、甚至误解的

2011-11-04 05:59阅读:
本人对《流体力学》没有过系统的学习,只能大概的了解和收集资料,希望对浮漂的外形设计提供一些理论基础。
如果鱼漂的设计只要求往水下沉的时候阻力越小越好的话,那么现在市场上的大部分鱼漂也许都要淘汰了,因为尖细端更应该在漂尾。
不过,做这些流体实验应该很简单、很容易,毕竟有漂座、鱼线等造成的涡流影响,所以这里只说:希望对浮漂的外形设计提供一些理论基础。
我们可能都学过下平上圆的飞机机翼剖面图,流体的速度和压强的关系和直观的感觉是相反的;足球中香蕉球的拐弯方向和迎风面的旋转方向一致......
流线型是前圆后尖,表面光滑,没有大的起伏和尖锐的棱角,略像水滴的形状。流体在流线型物体表面主要表现为层流,没有或很少有湍流,可以理解为周围的流体围绕着物体运动。实验证明这种形状形成的水流会在物体后面形成一定推力,具有这种形状的物体在流体中运动时所受到的阻力最小,所以汽车、火车、飞机机身、潜水艇等外形常做成流线型。
这里引入一个流体力学的名词:压差阻力,压差阻力亦称形状阻力、外形姿态阻力或漩涡阻力,是指物体在水中运动时引起物体前后水流的改变,即物体前面是层流,而物体尾部形成湍流或涡流。当流体的流速增加时,流体内部的压强减小(伯努利定律),物体前面压力高于物体后面的压力,从而形成前后压力差,这就是压差阻力。由于运动物体形状和运动姿势与阻力的大小存在着对应关系,所以也称外形姿态阻力。 压差阻力的大小受物体的外形轮廓、运动姿态和运动速度的影响。
下面的图流体是空气,可以很直观、明了的说明这个实验:
水阻探讨—流线型—对浮漂形状忽略了、甚至误解的

后面详细阐述压差阻力:
用刀把一个物体从当中剖开,正对着迎风吹来的气流的那块面积就叫做“迎风面积”。如果这块面积是从物体最粗的地方剖开的,这就是最大迎风面积。从经验和实验都不难证明:形状相同的物体的最大迎风面积越大,压差阻力也就越大。
物体形状对压差阻力也有很大的作用。把一块圆形的平板,垂直地放在气流中。它的前后会形成很大的压差阻力。平板后面会产生大量的涡流,而造成气流分离现象。
如果在圆形平板的前面加上一个圆锥体,它的迎风面积并没有改变,但形状却变了。平板前面的高压区,这时被圆锥体填满了。气流可以平滑地流过,压强不会急剧升高,显然这时平板后面仍有气流分离,低压区仍然存在,但是前后的压强差却大为减少,因而压差阻力降低到原来平板压差阻力的大约五分之一。
如果在平板后面再加上一个细长的圆锥体,把充满旋涡的低压区也填满,使得物体后面只出现很少的旋涡,那么实验证明压差阻力将会进一步降低到原来平板的大约二十到二十五分之一
象这样前端圆纯、后面尖细,象水滴或雨点似的物体,叫做“流线形物体”,简称“流线体”。在迎风面积相同的条件下,它的压差阻力最小。这时阻力的大部分是摩擦阻力。除了物体的迎风面积和形状外,物体在气流中的位置也影响到压差阻力的大小。
物体上的摩擦阻力和压差阻力合起来叫做“迎面阻力”。一个物体,究竟哪一种阻力占主要部分,这要取决于物体的形状和位置。如果是流线体,那么它的迎面阻力中主要部分是摩擦阻力。如果形状远离流线体的式样,那么压差阻力占主要部分,摩擦阻力则居次要位置,而且总的迎面阻力也较大。
通过以上的原理分析,如果鱼漂的设计只考虑往水下沉的时候阻力越小越好的话,是不是很多鱼漂都应该设计的“颠倒”过来呢?
希望这些理论,对海钓中阿波的设计、选择和使用更有帮助!!!
纸上谈兵哦,期待细心达人实验出真理,一条细细的橡皮筋拉着在稳定的水流里就可以测试了,估计游泳姿态不会那么稳定,所以橡皮筋尽量的细;有科学家用弹簧秤,据说就因为这个测不准的,哈哈

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