ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ - PHẦN 1 LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU - CHƯƠNG 2

Lực cản nhớtKhi tàu chuyển động trong chất lỏng nhớt với số Re lớn, do ảnh h ởng của độ nhớt nên cấu của dòng chảy ở vùng gần bề mặt vật thể gọi là lớp biên. Chiều dày lớp biên ? tăng dần từ đầu về đuôi vật thể. Cấu trúc lớp biên và những hiện t ợng xảy ra trong đó làm thay đổi lực cản nhớt một cách đáng kể.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ - PHẦN 1 LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦA TÀU - CHƯƠNG 2 Ch ¬ng 2 Lùc c¶n nhít Khi tµu chuyÓn ®éng trong chÊt láng nhít víi sè Re lín, do ¶nh h ëng cña ®é nhítnªn cÊu cña dßng ch¶y ë vïng gÇn bÒ mÆt vËt thÓ gäi lµ líp biªn. ChiÒu dµy líp biªn  t¨ng dÇn tõ ®Çu vÒ ®u«i vËt thÓ. CÊu tróc líp biªn vµ nh÷nghiÖn t îng x¶y ra trong ®ã lµm thay ®æi lùc c¶n nhít mét c¸ch ®¸ng kÓ. Líp biªn kÕt thóc ®Òu ®Æn ë phÝa ®u«i hoÆc bÞ t¸ch ë bÒ mÆt vËt thÓ, song c¶ haitr êng hîp kÓ trªn phÝa sau vËt thÓ sÏ t¹o thµnh mét vïng luång ch¶y, ®uîc gäi lµ vïngvÕt thuû ®éng häc. Trong vïng nµy ng êi ta ®Æt chong chãng, b¸nh l¸i cña tµu métchong chãng. ngoµi vïng líp biªn vµ vÕt thuû ®éng häc lùc nhít kh«ng ®¸ng kÓ cã thÓ ® îcbá qua vµ coi nã nh luång ch¶y cña chÊt láng kh«ng nhít. §Æc tr ng c¬ b¶n cña líp biªn lµ chiÒu dµy líp biªn , lµ kho¶ng c¸ch ®o theoph ¬ng ph¸p tuyÕn víi bÒ mÆt cña vËt thÓ mµ t¹i ®ã thµnh phÇn däc cña vËn tèc ®¹t tíi99,5% so víi trÞ sè vËn tèc cña luång ngoµi t¹i ®iÓm ®ã cña vËt thÓ. T¹i mét tiÕt diÖn cña líp biªn vËn tèc trªn mÆt vËt b»ng kh«ng do ®iÒu kiÖn dÝnhnhít. Trong líp biªn vËn tèc t¨ng dÇn tõ mÆt vËt ra biªn ngoµi. NÕu b¸n kÝnh cong cña vËt thÓ lµ lín vµ chiÒu dµy líp biªn t ¬ng ®èi nhá th× ¸psuÊt t¹i tiÕt diÖn ®ã cña líp biªn lµ kh«ng ®æi vµ t ¬ng øng víi ¸p suÊt ë biªn ngoµi. Cã sù ph©n biÖt gi÷a líp biªn ph¼ng vµ líp biªn kh«ng gian nh sau: Líp biªn ph¼ng xuÊt hiÖn trong tr êng hîp ch¶y bao c¸c vËt thÓ cã kÝch th íc línvu«ng gãc víi ® êng sinh cña chóng (tÊm, c¸nh, trô) Líp biªn kh«ng gian xuÊt hiÖn trong tr êng hîp ch¶y bao c¸c vËt thÓ trßn xoay vµth©n tµu. Trong tr êng hîp ch¶y bao vËt thÓ trßn xoay líp biªn ®èi xøng víi trôc cñavËt thÓ. §Ó m« t¶ líp biªn ph¼ng vµ ®èi xøng trôc ta dïng hai to¹ ®é x, y, h íng cña trôc xdäc theo bÒ mÆt cña vËt thÓ, h íng cña trôc y theo ph ¬ng ph¸p tuyÕn víi mÆt vËt thÓ,nghÜa lµ vx = f(y). Ch¶y bao vËt th©n tµu xuÊt hiÖn líp biªn ba chiÒu (kh«ng gian) cã cÊu tróc luångch¶y kh¸c nhiÒu so víi líp biªn ph¼ng vµ ®èi xøng trôc. Trong líp biªn ph¼ng hoÆc ba chiÒu xuÊt hiÖn luång ch¶y tÇng hoÆc rèi. Luångch¶y rèi ®Æc tr ng cho tµu thùc vµ m« h×nh cña nã. ChiÒu dµy líp biªn , c¸c ®Æc tr ng tÝch ph©n * vµ ** x¸c ®Þnh tõ sù ph©n bè vËntèc vx = f(y)   ,  v *   1  x    v 0    (2.1.1)  ,  vx  vx   * *   1   dy   v v 0    23 Trong ®ã: v - vËn tèc t¹i biªn ngoµi cña líp biªn * - chiÒu dµy nÐn, ®Æc tr ng trÞ sè lÖch cña ® êng dßng ë luång ngoµi. ** - ChiÒu dµy tæn thÊt xung, tØ lÖ thuËn víi tæn thÊt ®éng l îng cña dßng ch¶y®Ó th¾ng lùc nhít ë líp biªn vµ øng suÊt tiÕp xuÊt hiÖn trªn bÒ mÆt vËt thÓ. C¸c sè R©ynol t¹i mét tiÕt diÖn cña líp biªn cã thÓ viÕt: v v * v * * Re   ; Re *  ; Re* *  (2.1.2)    C¸c trÞ sè cña chóng sÏ ¶nh h ëng ®Õn sù chuyÓn tiÕp tõ ch¶y tÇng sang ch¶y rèi ëlíp biªn. ChiÒu dµy líp biªn  t¨ng dÇn tõ ®Çu tíi ®u«i vËt. Dï vËn tèc ë biªn ngoµi lµkh«ng ®æi th× sè Re däc theo vËt thÓ vÉn t¨ng lªn. Do vËy ë ®Çu vËt thÓ, ®Æc biÖt khivËn tèc kh«ng lín sè Re sÏ nhá ®iÒu ®ã dÉn ®Õn sÏ duy tr× mét vïng ch¶y tÇng. Khi bao mÆt cong xuÊt hiÖn sù gi¶m ¸p suÊt däc theo vËt thÓ nÕu ®é sôt däc cña ¸p P PsuÊt däc theo líp biªn lµ ®¸ng kÓ th× ë vïng ®u«i vËt thÓ, n¬i mµ ( > 0) cã thÓ x xcã hiÖn t îng ®øt dßng. P sau ®iÓm cã = 0 c¸c phÇn tö cña chÊt láng ë trong líp biªn do t¨ng ¸p suÊt xmµ chóng chuyÓn dÞch vÒ phÝa ®u«i víi gia tèc ©m. v x sau ®iÓm = 0 khi y = 0 do ¸p suÊt ë phÝa ®u«i t¨ng lªn lµm xuÊt hiÖn dßng ych¶y ng îc. § êng 1 (H 2.1) biÓu thÞ mÆt ph©n c¸ch chÌn Ðp líp biªn khái mÆt vËt thÓ v x = 0 vµ theo c«ng thøc Niut¬n o = 0 sÏ x¸c ®Þnh ® îc ®iÓm t¸ch cñavíi ®iÒu kiÖn ylíp biªn ...