158
Глава 4.
атмосферы на предметы, хотя на каждый квадратный сантиметр атмосфера давит с силой одного килограмма. Силовое взаимодействие эфира с вихрями осуществляется тогда, когда вихрь попадает в градиент давления и на разные стороны вихря оказывают воздействие разные давления. Эта разность давлений, связанная с наличием в среде градиента давления, и оказывает на вихрь как на целостную структуру свое воздействие, заставляя его смещаться или деформироваться. По своему характеру воздействия их можно разделить на:
- лобовое воздействие газового потока на тело;
- боковые воздействия газового потока на тело;
- термодинамическое воздействие среды на тело.
4.8.2. Лобовое воздействие газового потока на тело
Тело, попавшее в поток газа, испытывает лобовое давление со стороны этого потока. Это динамическое давление возникает вследствие торможения потока на стороне тела, обращенной к потоку. На задней стороне тела может образоваться разрежение, а в некоторых случаях - и присоединенный вихрь, на границах которого давление будет снижаться, чем будет оказано дополнительное воздействие со стороны среды на вихрь (рис. 4.20).
v
Рис. 4.20. Лобовое воздействие, оказываемое на тело со стороны потока газа
Строение газовых вихрей
159
При движении тела в неподвижной среде все указанные воздействия сохраняются в том же виде, но в этом случае принято говорить о лобовом сопротивлении, испытываемым телом.
Сила, воздействующая на тело, в том и в другом случае описывается выражением
F = cw pSv2, (4.95)
где р - плотность среды; S - площадь поперечного сечения тела; v - скорость набегающего потока; cw - безразмерный коэффициент, являющийся функцией безразмерного числа Рейнольдса:
vd
Re =--. (4.96)
X
Здесь d - так называемый «характерный размер» (для шара - его диаметр), х - кинематическая вязкость среды [18, с. 29-31, 40-42].
Как число Рейнольдса, так и безразмерный коэффициент лобового сопротивления, могут меняться в широких пределах, последний - от нескольких сот (при малых числах Рейнольдса порядка десятых долей) до нескольких десятых (при больших числах Рейнольдса порядка сотен тысяч и миллионов), причем при увеличении числа Рейнольдса коэффициент лобового сопротивления снижается.
4.8.3. Боковые воздействия газового потока на тело
Струйное течение, омывающее тело с одной его стороны, оказывает на него два воздействия - продольное и поперечное (рис. 4.21).
