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1700984510 与黏性阻力叠加,合成的阻力为
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1700984515 这就是斯托克斯公式.
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1700984517 球体相对流体速度v较大时,vB增大,近似与v相同,便有
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1700984522 纵向压差阻力与速度平方成正比,可以远大于黏性阻力.随着vB的增大,B处附近流管也会变粗,雷诺数Re增大,容易形成湍流,即会出现图6-41所示的涡旋.
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1700984527 图 6-41
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1700984529 物体形状会影响流线分布,继而影响压差阻力.表面走向与流线走向最能吻合的流线型物体,所受压差阻力最小;表面走向越是要切断流线走向的物体所受压差阻力越大,它们分别如图6-42(a)和(b)所示.鸟的飞翔速度较大,为减小压差阻力,体形多取流线型,天鹅、燕子等都是如此.飞虫速度较小,压差阻力小于黏性阻力,若取流线型体形,黏性阻力会因受阻面积扩大而增大,反而不利于飞行.
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1700984534 图 6-42
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1700984536 ● 横向压差推力
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1700984538 球体在理想流体中平动时,流体相对球体的流线如图6-43中实线所示对称地分布.球体若是还有转动,理想流体因无黏力其流线不会受影响.如果是黏性流体,就会有少量流体粘附在球体表面随球体旋转,继而使邻近的流体也随之旋转,在球心系中围绕球体形成环流,如图6-43中虚线所示.两种流速的叠加,构成图6-44所示的流线分布.图中下方流速小,上方流速大,近似取伯努利方程作定性分析,下方压强大,上方压强小,使球体受到自下向上的横向压差推力F.乒乓球运动员击球时,利用球拍施加的摩擦力使球旋转地反弹后,球因受到空气的横向压差推力而沿着弧圈形的轨道运动.利用同样的机理,足球运动员能在绿茵场中踢出漂亮的“香蕉球”.其他类型的物体在黏性流体中既有平动又有转动时,都会引起类似的现象发生,使物体受到流体的横向压差推力.马格努斯(Gu Stav Magnus)首先研究了此种现象,故称为马格努斯效应.
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1700984543 图 6-43
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1700984548 图 6-44
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1700984550 不对称的物体在黏性流体中的平动也会形成绕体环流,受到流体的横向压差推力.飞机航行时绕机翼的初始气流如图6-45所示,大气的黏性和机翼形状的不对称性,使得上方气体流速小于下方气体流速,在尾部汇合处形成图6-46所示环流.环流角动量不为零,系统角动量守恒使得机翼周围产生图示的反方向绕体环流.尾部小环流很快被主气流带走,绕体环流与主气流叠加后对机翼施加的横向压差推力F便是机翼升力.
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1700984555 图 6-45
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