Der er mange fysiske fænomener og love opdaget af mennesket helt ved et uheld. Startende fra det legendariske æble, der faldt på hovedet af Isaac Newton, og Archimedes, der fredeligt tog et bad, til de seneste opdagelser inden for at skabe nye materialer og biokemi. Coanda-effekten hører til den samme række af opdagelser. Mærkeligt nok, men dens praktiske anvendelse inden for teknologi er stadig på den meget indledende fase. Så hvad er Coanda-effekten?
Opdagelseshistorik
Den rumænske ingeniør Henri Coanda, mens han testede sit eksperimentelle fly, udstyret med en jetmotor, men med et trælegeme, for at forhindre antændelse af kroppen fra en jetstrøm, installerede beskyttende metalplader på siderne af motorer. Effekten af dette viste sig dog at være den modsatte af, hvad man havde forventet. De udløbende jetfly begyndte af ukendte årsager at blive tiltrukket af disse beskyttelsesplader, og træstrukturerne i flyskroget, der var placeret i området for deres placering, kunne antændes. Testene endte i en ulykke, men det gjorde opfinderen ikke selvLidt. Alt dette skete helt i begyndelsen af det 20. århundrede.
Eksperimentel bekræftelse
Coanda-effekten er et fænomen, som du kan teste fra dit køkken. Hvis du åbner for vandet i hanen og bringer en flad plade til vandstrømmen, kan du se denne effekt med dine egne øjne. Vand vil næppe mærkbart afvige mod pladen. Samtidig er vandstrømningshastigheden muligvis ikke særlig høj. I princippet observeres dette fænomen i ethvert medium: vand eller luft. Det vigtigste er tilstedeværelsen af et medium flow og tilstedeværelsen af en overflade, der støder op til denne flow på den ene side.
Dette fænomen har i øvrigt et andet navn - kedeleffekten. Det er takket være denne effekt, at når tekanden vippes, falder vandet fra den ikke ned i koppen, men strømmer ned i tuden og oversvømmer dugen og nogle gange andres knæ. Da lovene for hydrodynamikken og aerodynamikken som helhed, med få undtagelser, er praktisk t alt identiske, for ikke at blive gentaget, vil Coanda-effekten i fremtiden blive overvejet for luftmiljøet.
Fænomenets fysik
Coanda-effekten er baseret på den resulterende trykforskel i flowet i nærværelse af en væg, der begrænser denne flow, hvilket forhindrer fri adgang for luft fra den ene side. Enhver luftstrøm består af lag med forskellige hastigheder. Samtidig er det eksperimentelt bevist, at friktionskraften mellem luftlaget og den tilstødende faste overflade er mindre end mellem individuelle luftlag. Det viser sig således at være hastigheden af luftlaget, der passerer tæt på overfladenover hastigheden af det luftlag, der er fjernt fra denne overflade.
Ydermere vil hastigheden af et af luftlagene i forhold til overfladen i en tilstrækkelig stor afstand generelt være lig nul. Det viser sig et uensartet felt af hastigheder langs strømningshøjden. I overensstemmelse med gasdynamikkens love opstår her en tværgående trykforskel, som afleder strømmen mod lavere tryk, det vil sige dertil, hvor luftlagets hastighed er højere - mod afgrænsningsvæggen. Ved at vælge formen på dysen og overfladen, eksperimentere med afstande og hastighed, er det muligt at ændre strømningsretningen i et ret bredt område.
Math
I meget lang tid blev det beskrevne fænomen slet ikke genkendt, på trods af dets indlysendehed og den relative lethed ved eksperimentel verifikation. Så var der behov for teoretiske beregninger af kraften og vektoren af denne kraft, altså til at beregne Coanda-effekten. Sådanne beregninger blev foretaget for forskellige typer jetfly.
De afledte formler er ret besværlige og repræsenterer en kombination af differentialregning med trigonometri. Men disse komplekse og flertrinsberegninger kan kun give et omtrentligt resultat. Alt dette er selvfølgelig ikke beregnet på papir, men ved hjælp af moderne algoritmer indlejret i computere. Reelle værdier kan dog kun opnås eksperimentelt. For mange faktorer bidrager til denne effekt, og ikke alle kan beskrives ved hjælp af matematiske formler.
Hvad afhænger dette fænomen af
Hvis man ser bort fra den omfattende analyse af formlerne, som kræver ekstraordinær dygtighed, afhænger styrken af Coanda-effekten af strømningshastigheden, forholdet mellem strømningsdiameteren og væggens krumning. Forsøg har vist, at dysens placering og diameter, ruheden af vægoverfladen, afstanden mellem strømningen og den væg, der begrænser den, samt selve væggens form er af stor betydning. Det bemærkes også, at Coanda-effekten er mere udt alt i turbulent flow.
Hvad fandt opdageren ellers på
Efter opdagelsen af fænomenet begyndte A. Coanda at udvikle det og søge efter praktiske anvendelser. Resultatet af hans indsats var et patent på opfindelsen af en flyvende paraply. Hvis dyser er installeret i midten af halvkuglen svarende til en paraply, der udstøder en strøm af gasser, vil denne strøm i overensstemmelse med Coanda-effekten blive presset mod overfladen af halvkuglen og strømme nedad, hvilket skaber et område med lavt niveau. tryk over paraplyen og skubber den op. Opfinderen selv kaldte det en flyvinge, rullet ind i en ring.
Forsøg på at omsætte denne opfindelse i praksis har ikke været succesfulde. Årsagen er ustabiliteten af apparatet i luften. De seneste fremskridt inden for intelligent kontrol af ustabile strukturer i luften, det såkaldte Fly by Wire-princip, giver dog håb om fremkomsten af dette eksotiske fly.
Hvad blev opnået
Selvom det ikke var muligt at løfte opfinderens paraply op i luften, var Coanda-effekten iluftfart bruges, men relativt set i sekundære områder. Af de mest fremragende eksempler kan man nævne en helikopter uden en halerotor udviklet i 40'erne, hvis funktioner til at kompensere for rotationen af hovedrotoren blev udført af en ventilator installeret bagpå og dyser med specielle guider. Samme system gjorde det muligt at styre helikopteren i krøjning og pitch. Dette er blevet anvendt på MD 520N, MD 600N og MD Explorer.
På fly er Coanda-effekten først og fremmest en forøgelse af løft ved yderligere luftstrøm fra motoren til den øvre overflade af vingen, hvilket giver den maksimale effekt, når mekaniseringen udløses, dvs. vingen har den mest "konvekse" profil, hvilket tillader strømmen at forlade næsten lodret nedad. Dette er blevet implementeret på sovjetiske An-72, An-74 og An-70 fly. Alle disse maskiner har forbedrede start- og landingsegenskaber, hvilket tillader brugen af korte start- og landingsbaner.
Fra amerikansk teknologi kan vi navngive "Boeing C-7", efter samme princip, samt en række eksperimentelle maskiner. I efterkrigstiden blev der gjort mange forsøg på at skabe et fly baseret på principperne for Coanda-effekten. Alle havde form som en flyvende tallerken, og alle var efter en vis tid lukket på grund af tekniske vanskeligheder. Det er muligt, at disse arbejder udføres i en strengt bevogtet form på nuværende tidspunkt.
Fra himmel til jord og under vand
For at øge grebet af hjulene med sporet, begyndte Coanda-effekten at blive brugtog i design af Formel 1-biler. Maskinerne er udstyret med diffusorer og kåber, som strømmen af udstødningsgas presses mod, hvilket giver den ønskede effekt. Billedet ovenfor viser bevægelsen af udstødningsgasser, der klæber til konturerne, på trods af at selve udstødningsrøret peger opad.
Ud over landtransport har der været og udføres eksperimentelt arbejde relateret til brugen af dette fænomen på ubåde. Især en ret eksotisk undervandscykel blev skabt i St. Petersborg, af en eller anden grund kaldet på engelsk - Blue Space, oversat som "blue space". Det, han bruger til at bevæge sig rundt, er Coanda-effekten. Fairings er installeret foran "undervandscyklen", hvor der er monteret roruller, der suger vand gennem specielle slidser. Vandet skubbes derefter på overfladen af maskinens krop, hvilket skaber tryk på dens overflade. Vand strømmer rundt om hele skroget, suges tilbage i sp alten i agterstavnen og skubbes ud.
