ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ - PHẦN 2 THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY - CHƯƠNG 19

Cơ sở lý thuyết xoáy về chong chóng Những nhận định ban đầu, hệ thống xoáy của cánh và chong chóngLý thuyết dòng chảy được trình bày ở chương 15 theo các giả thiết đã nhận được vẫn chưa cho phép chú ý đến ảnh hưởng tới trường tốc độ của những thông số quan trọng như số lượng cánh, tỷ số đĩa, dạng mặt cắt cánh của chong chóng lý tưởng.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
ĐỘNG LỰC TÀU THUỶ - PHẦN 2 THIẾT BỊ ĐẨY TÀU THỦY - CHƯƠNG 19 Ch¬ng 19 C¬ së lý thuyÕt xo¸y vÒ chong chãng Nh÷ng nhËn ®Þnh ban ®Çu, hÖ thèng xo¸y cña c¸nh vµ chong chãng Lý thuyÕt dßng ch¶y ®îc tr×nh bµy ë ch¬ng 15 theo c¸c gi¶ thiÕt ®· nhËn ®îcvÉn cha cho phÐp chó ý ®Õn ¶nh hëng tíi trêng tèc ®é cña nh÷ng th«ng sè quanträng nh sè lîng c¸nh, tû sè ®Üa, d¹ng mÆt c¾t c¸nh cña chong chãng lý tëng. Ngoµira nã vÉn kh«ng cho phÐp x¸c ®Þnh ®îc sù ph©n bè ¸p suÊt trªn bÒ mÆt cña c¸nh, mµkhi ®¸nh gi¸ c¸c tÝnh chÊt x©m thùc cña chong chãng tµu thuû ngêi ta cÇn ®Õn – LýthuyÕt xo¸y cña chong chãng, mµ hiÖn nay ®îc coi lµ hÖ thèng trän vÑn cña nh÷ng m«h×nh to¸n häc kh¸c nhau vÒ møc ®é phøc t¹p, cho phÐp gi¶i ®îc nh÷ng bµi to¸n nµy vµ®¶m b¶o viÖc thiÕt kÕ hîp lý c¸c chong chãng. Néi dung cña lý thuyÕt xo¸y vÒ chong chãng gãi gän vµo viÖc lµ sù t¬ng t¸c lýtëng cña chong chãng víi chÊt láng bao quay trong khu«n khæ m« h×nh to¸n häc cãthÓ thay b»ng sù t¬ng t¸c cña hÖ thèng xo¸y liªn kÕt vµ tù do t¬ng ®¬ng chongchãng víi chÊt láng kh«ng nhít. Sù cã mÆt cña c¸c xo¸y tù do n»m trong vÕt sau chongchãng vµ bªn ngoµi c¸nh cña nã xa kia cha ®îc biÕt ®Õn vµ chØ vµo n¨m 1912 doH.E мукоьскшй dùa theo bøc ¶nh cña Флам míi ®îc x¸c nhËn lµ mét hiÖn tîngvËt lý quan träng. B»ng ph¬ng ph¸p chôp ¶nh vÕt sau chong chãng ®ang lµm viÖctrong níc Флам (1908) ®· nhËn ®îc bøc ¶nh gièng nh bøc ¶nh (Xem H18.1) ë ®©ydo ¸nh s¸ng yÕu, song vÉn chôp ®îc h×nh ¶nh hÇu nh tøc thêi cña dßng chÊt lángnhít. Trªn ¶nh ®ã ta ph©n biÖt râ ®îc ba ®êng xo¾n xuÊt ph¸t tõ ®Ønh c¸nh vµ kÐo dµitheo dßng ch¶y, ®ång thêi cßn mét ®êng th¼ng xuÊt ph¸t tõ ®Ønh cñ däc theo trôcchong chãng. §ã chÝnh lµ nh÷ng xo¸y t¹o lªn hÖ xo¸y tù do cña chong chãng, ph¶ich¨ng chóng ®îc hiÖn lªn râ rµng nhê nh÷ng bät kh«ng khÝ n»m trong vïng gi¶m ¸p,nghÜa lµ däc theo trôc chong chãng. C¸c xo¸y xuÊt ph¸t tõ c¸c ®Ønh c¸nh gäi lµ xo¸y®Ønh, chóng ®îc t¹o nªn nhê chuyÓn ®éng cña chÊt láng ch¶y tõ mÆt ®¹p cña c¸nh,n¬i ¸p suÊt cao tíi mÆt hót, n¬i ¸p suÊt thÊp. ë dßng bao c¸nh ta vÉn quan s¸t ®îc qu¸tr×nh hoµn toµn t¬ng tù, nhng trong trêng hîp nµy xo¸y ®Ønh rÊt ®¬n gi¶n, hÇu nhcã d¹ng ®êng th¼ng. Xo¸y d¹ng ®êng th¼ng xuÊt ph¸t tõ cñ gäi lµ xo¸y däc trôc. Xo¸y ®ã ®îc t¹o nªnbëi chuyÓn ®éng cña chÊt láng trong híng quay tõ mÆt ®¹p tíi mÆt hót cña c¸nh kÒbªn, v× sù cã mÆt cña cñ ®· ng¨n c¶n chuyÓn ®éng cña chÊt láng theo híng b¸n kÝnh.HÖ xo¸y thùc tÕ cña chong chãng phøc t¹p h¬n nhiÒu. Ngoµi nh÷ng xo¸y tr«ng thÊynh: tù do, xo¸y ®Ønh vµ däc trôc cßn c¸c xo¸y tù do xuÊt ph¸t tõ mçi ®Ønh cña mÐpsau cña c¸nh. C¸c xo¸y ®ã t¹o thµnh mµng, gäi lµ mµng xo¸y tù do, kh«ng æn ®Þnh vµqua c¸c ®ît thÝ nghiÖm cho biÕt r»ng cµng xa chong chãng nã cµng cuén l¹i vµ nhËpvíi xo¸y ®Ønh vµ xo¸y däc trôc. Lîng gi¶m ¸p suÊt trªn mµng nµy kh«ng ®ñ ®Ó t¹o ra c¸c bät kh«ng khÝ víi kÝchthíc thÊy ®îc, v× vËy mµng xo¸y tù do kh«ng hiÖn lªn bøc ¶nh ®· nãi trªn. HÖ xo¸ythùc tÕ cña chong chãng võa nãi trªn ph¶i kh¸c víi s¬ ®å ®îc chÊp nhËn trong c¸c m«h×nh to¸n häc cña lý thuyÕt xo¸y vÒ chong chãng. 143 §Ó râ rµng h¬n, do tÝnh t¬ng tù ®· nãi trªn gi÷a hÖ xo¸y cña c¸nh kÝch thíc h÷uh¹n vµ chong chãng ta xÐt ®ång thêi mét lo¹t c¸c s¬ ®å ®îc dïng ®Ó lËp m« h×nh to¸nhäc. Tõ lý thuyÕt c¬ thuû khÝ c¸nh ph¼ng hoÆc c¸nh chong chãng cã thÓ thay b»ng hÖxo¸y t¬ng ®¬ng gåm c¸c xo¸y liªn kÕt vµ xo¸y tù do. C¸c xo¸y liªn kÕt di chuyÓntrong chÊt láng phï hîp víi quy luËt chuyÓn ®éng ®· biÕt cña vËt thÓ, vÝ dô c¸nh, mµchóng thay thÕ. C¸c xo¸y ®ã ph¶i chÞu t¸c dông cña c¸c lùc tõ phÝa chÊt láng. C¸c lùcnµy t¬ng øng víi c¸c lùc ¸p suÊt x¶y ra trªn c¸c vËt r¾n t¬ng ®¬ng. §Ó c©n b»ngchóng trong lý thuyÕt xo¸y ngêi ta gi¶ thiÕt lµ cã mÆt c¸c lùc khèi bªn ngoµi kh«ng cãthÕ ®Ó gi÷ c¸c xo¸y liªn kÕt ë t thÕ c©n b»ng. NÕu mçi c¸nh hoÆc c¸nh ph¼ng cã ®édang h÷u h¹n ®îc lËp s¬ ®å b»ng mét xo¸y liªn kÕt th× m« h×nh to¸n häc t¬ng ønggäi lµ lý thuyÕt ®êng chÞu lùc. NÕu c¸c xo¸y liªn kÕt n»m liªn tôc hoÆc rêi r¹c trªn bÒmÆt, ®îc gäi lµ mÆt gèi tùa thay cho c¸nh ph¼ng hoÆc c¸nh chong chãng th× m« h×nhto¸n häc t¬ng øng gäi lµ lý thuyÕt mÆt chÞu lùc. Nh vËy chiÒu dµy cña c¸nh cã thÓ®¬c chó ý b»ng c¸ch ph©n bè t¬ng øng mét líp nguån trªn mÆt ®ã. Ph¬ng ph¸p kh¸c – ph¬ng ph¸p phi tuyÕn lµ dùa vµo viÖc c¸c xo¸y liªn kÕt ®Òun»m trªn mÆt hót vµ ®¹p cña c¸nh ®Ó cã thÓ xÐt ®îc chiÒu dµy mµ kh«ng cÇn dïng ®Õnlíp nguån. C¸c xo¸y tù do, nh ®· nãi ë trªn, ®îc dïng ®Ó lËp m« h×nh vÕt xo¸y; b¾t buéc tånt¹i trong c¶ chÊt láng lý tëng kh«ng nhít, trong trêng hîp khi trªn vËt thÓ ba chiÒu®ang xÐt xuÊt hiÖn lùc n©ng. C¸c xo¸y tù do n»m ngoµi vËt thÓ mµ ta ®ang xÐt chuyÓn®éng cña nã, h×nh d¹ng vµ cêng ®é cña c¸c xo¸y ®ã cha ®îc biÕt tríc nªn trongtrêng hîp cô thÓ ph¶i x¸c ®Þ ...