Wie stark wirkt sich der Bernoulli-Effekt auf die Auftriebskraft aus?

Es gibt kein Problem mit dem Bernoulli-Effekt, nur mit der Art und Weise, wie er verstanden und erklärt wird. Es wird normalerweise mit Fehlern erklärt, wie der Notwendigkeit eines asymmetrischen Flügels und einer gleichen Strömungszeit oben und unten, und ohne die Notwendigkeit zu erwähnen, die Richtung des Luftstroms abzulenken.

Hier ist die beste Lichtmathe- Erklärung, die ich gesehen habe . Lesen Sie auch diesen Abschnitt , der Ihre Frage direkt beantwortet.

EDIT: Es ist leicht, falsche Bilder wie folgt zu finden:

im Gegensatz zu einem korrekten wie diesem (vom obigen Link):

Die Antwort auf Ihre Frage lautet also: Der gesamte Auftrieb hängt vom Bernoulli-Prinzip ab, da Geschwindigkeit und Druck im Kompromiss stehen, aber die Physik muss richtig verstanden werden.

Manchmal werden Sie Aussagen sehen wie „Ein Teil des Auftriebs wird durch das Bernoulli-Prinzip und ein Teil davon durch die Newtonschen Gesetze verursacht“, aber das ist die falsche Art, darüber nachzudenken. Tatsache ist, dass 100 % des Auftriebs erklärt werden können durch die Newtonschen Gesetze und 100 % können durch die Bernoulli-Gleichung erklärt werden Beide Ansätze erklären 100 % des Auftriebs.

Das Problem ist, dass populäre Erklärungen, die das Bernoulli-Prinzip verwenden, normalerweise ein Hundefrühstück aus den Dingen machen, also verstehe ich, warum Sie denken, dass es eine "fehlerhafte" Erklärung ist - normalerweise ist es das. Bei richtiger Anwendung kann die Bernoulli-Gleichung jedoch verwendet werden, um 100 % des Auftriebs vorherzusagen.

Um die Dinge grob zu vereinfachen, berechnet die klassische Aerodynamik den Auftrieb in etwa so:

• Schreiben Sie die Differentialgleichungen auf, die Impulserhaltung, Energieerhaltung und Massenerhaltung ausdrücken.
• Lösen Sie diese Differentialgleichungen und wenden Sie Randbedingungen an, um eine Lösung zu erhalten
• Die Lösung ist ein Vektorfeld, das die Geschwindigkeit und Richtung des Luftstroms an jedem Punkt im Raum darstellt
• Vergessen Sie die Richtung und verwenden Sie einfach die Größe des Vektors - das ist die Geschwindigkeit
• Jetzt, da Sie die Geschwindigkeit überall kennen, verwenden Sie die Bernoulli-Gleichung, um Druck durch Geschwindigkeit zu ersetzen
• Integrieren Sie den Druck über die Tragflächenoberfläche, um den Auftrieb zu erhalten.

Bei richtiger Ausführung entspricht diese Zahl 100 % der Auftriebskraft. Das Bernoulli-Prinzip ist also für 100 % des Auftriebs verantwortlich. Die Sache ist, dass fast die gesamte Physik in Schritt eins ist – der Rest ist ein Haufen haariger Mathematik und dann ein Rechentrick am Ende, um die Bernoulli-Gleichung zu verwenden, um Geschwindigkeit in Druck umzuwandeln. Dieser Trick führt einige (falsch) zu der Annahme, dass die Bernoulli-Gleichung irgendwie die Physik "erklärt", aber ohne den Kontext der restlichen Schritte macht es wenig Sinn.

Wenn Sie sich den Gesamtzusammenhang ansehen, werden Sie feststellen, dass die Bernoulli-Gleichung ein kleiner und relativ unwichtiger Teil der Gesamttheorie ist. Aber richtig angewendet sagt es 100 % des Auftriebs voraus.

Ich halte es für selbstverständlich, dass ein Flügel ohne jeglichen Unterschied in der Form der Flügelober- oder -unterseite Auftrieb erzeugen kann. Schließlich fliegen Segelflugzeuge aus Balsaholz (oder solche, die mit Gummibändern angetrieben werden) mit völlig flachen Flügeln gut. Betrachtet man ein solches Flugzeug, so stellt man fest, dass die Tragfläche gegenüber der Rumpflängsachse schräg gestellt ist: Die Tragfläche ist vorne gegenüber der Rückseite nach oben geneigt. Beim normalen Flug trifft der relative Wind auf die Unterseite des Flügels und drückt ihn nach oben (Newtonsches Gesetz). Die Krümmung der Windoberseite verbessert den Auftrieb aufgrund des Bernoulli-Effekts. (Aber nach dem, was Mike Dunlavey oben gesagt hat, ist dies nicht notwendig, damit der Bernoulli-Effekt funktioniert.) Ich habe verstanden, dass der andere Faktor, der Auftrieb in einem Flügel erzeugt, der "Stempeleffekt" ist. verursacht durch den Wind, der auf die Unterseite des Flügels trifft, aufgrund des leicht positiven Anstellwinkels, den der Flügel im Horizontalflug (Reiseflug) hat. Jetzt können Flugzeuge umgekehrt fliegen, aber da der feste Anstellwinkel des Flügels und der sogenannte Bernoulli-Effekt (oder was auch immer es ist) jetzt in Verbindung mit der Schwerkraft wirken, um das Flugzeug in Richtung Boden zu ziehen, muss der Pilot mit einer übertriebenen Nase fliegen. Höhere Fluglage, um einen Horizontalflug beizubehalten. Dadurch kann der Wind mit ausreichender Kraft auf die Oberseite des Flügels treffen (denken Sie daran, dass das Flugzeug auf dem Kopf steht), um diese Faktoren auszugleichen. Dieser zusätzliche Rammeffekt hält das Flugzeug auch in Rückenlage am Fliegen. Ich denke, M. Dunlavey könnte das, was ich den Ram-Effekt nenne, unter seine Interpretation einer korrekten Erklärung unter Verwendung des Bernoulli-Effekts subsumieren. Wenn ja, habe ich kein Problem damit.

Ich kann nicht genau sagen, wie viel der Bernoulli-Effekt zum Auftrieb beiträgt, aber es ist nicht viel. Gewölbte Flügel und Scheunentore fliegen umgekehrt. Die Luftgeschwindigkeitserhöhung ist die gleiche wie das erhöhte Entfernungsverhältnis. nicht genug, um viel Auftrieb zu erzeugen. Der Flügel versucht einen Ringwirbel zu erzeugen. Dies wird vereitelt, weil das Aufrollen um die Hinterkante, der sogenannte "Startwirbel", vor dem Start abgeworfen wird. Dies hinterlässt in Draufsicht einen hufeisenförmigen Wirbel, der aus dem "gebundenen Wirbel" und den beiden Spitzenwirbeln besteht. Erweitern Sie Ihre Meinung hier! Der „gebundene Vortex“ ist keine Konvektion, sondern Diffusion. Es ist ein molekularer Anstoßeffekt und bewegt sich mit Schallgeschwindigkeit um den Flügel nach vorne und oben in Strömungsrichtung und rollt sich um die Spitzen herum auf. Etwas Luft folgt der Diffusion um die Spitzen und das ist Konvektion. Der Druck über einem Flügel wird nicht durch beschleunigte Luft reduziert. Der Druck wird zuerst durch den gebundenen Wirbel reduziert, der dann die Luft beschleunigt. Der Flügel ist eine Pumpe. Luft aus 18 Fuß über einer Cessna 172 wird im normalen Flug mit 5 Tonnen/Sekunde nach unten beschleunigt. So ist Newton involviert.. Für jede Aktion..... Bevor Sie reagieren, lesen Sie ein Lehrbuch über Aerodynamik. Siehe auch www.newfluidtechnology.com.au "The Coanda Effect and Lift".

Ich sehe so viele Leute, die versuchen, dies zu erreichen, und trotzdem einige Fehler machen. Mike Dunlavey und Paul Townsend haben vieles richtig, übersehen aber immer noch etwas sehr Wichtiges, das dies alles völlig zur Ruhe bringt.

Zuerst:

Das Bernoulli-Prinzip und die Gleichung sind zwei völlig verschiedene Dinge . Bitte hören Sie auf, sie miteinander zu vermischen. Sie müssen verstehen, dass Bernoullis Prinzip/Theorem/Effekt weder etwas verursacht noch die Wissenschaft erklärt .

Das Bernoulli-Prinzip weist nur auf die umgekehrte Beziehung zwischen Druck und Geschwindigkeit hin -- in einer speziellen (und sehr begrenzten) Situation UND muss es in besonderer Weise beachtet werden (das erkläre ich weiter unten ***). Es sagt nichts darüber aus, was was verursacht. Außerdem ist die im klassischen Wortlaut erwähnte „Geschwindigkeitssteigerung“ eine Beschleunigung und das ist die wichtigste Erkenntnis daraus.

Euler verfolgte Mitte des 17. Jahrhunderts Bernoullis Arbeit und stellte fest, dass Druckgradienten Flüssigkeiten beschleunigen, und leitete Bernoullis Gleichung ab. <-- das ist kritisch !

Dann:

Die Bernoulli-Gleichung kann verwendet werden, um den Auftriebswert zu berechnen . Wenn also Paul sagt: „100 % können durch die Bernoulli-Gleichung erklärt werden.“ Das ist richtig, aber unvollständig und irreführend. Das Integrieren der Gleichung über den Bereich des Flügels ergibt zwar die Auftriebskraft, aber Sie wissen immer noch nicht, was den Druck überhaupt verursacht.

Die Bernoulli-Gleichung erklärt nicht die Wissenschaft der Ursache, sie gibt nur den Aufwärtskraftwert an, aber nicht, warum es überhaupt passiert.
Wenn Paul auch sagt: „100 % des Auftriebs kann durch die Newtonschen Gesetze erklärt werden“ , erhalten Sie dasselbe , Sie erhalten den Auftriebswert aus der Übertragung des Down-Wash-Impulses, aber er ist ebenfalls unvollständig.

Also, was ist der wahre Deal?

Wenn sich ein Flügel durch die Luft bewegt, verursacht diese Relativbewegung direkt Druckunterschiede an den Oberflächen.

So einfach ist das .!.

A. Der Druckanstieg unter dem Flügel wird durch die einfache Tatsache verursacht, dass sich der Flügel in der Luft fortbewegt und auf ihn drückt. Das erhöht den Druck. Das ist der „RAM-Effekt“ von Adak47, besser ausgedrückt.

B. Der Druckabbau über dem Flügel ist etwas komplexer zu beschreiben, liegt aber an der einfachen Tatsache, dass Luft und Flügel „versuchen“, sich voneinander weg zu bewegen (der gegenteilige Effekt von „Stoß“).

Dann, und das Wichtigste :

Diese gleichen Drücke bewirken gleichzeitig zwei Dinge : 1. Sie sind die Druckdifferenz, die auf die Fläche des Flügels drückt. 2. Sie verursachen auch all die Luftbeschleunigungen, die wir um den Flügel herum sehen: Vorne, unten, oben, hinter und um die Spitzen herum.

Mit anderen Worten, der Druckunterschied und der Abwind/die abgelenkte Luft sind beides ZWEI Teile der ganzen Geschichte, nicht zwei verschiedene Betrachtungsweisen.
Sie SIND jedoch zwei Möglichkeiten, die Kraft zu berechnen .

das fehlt allen.

Zweite:

Hören Sie auf, sich nur auf die Flügelform zu konzentrieren. Was entscheidend ist, ist das Luftströmungsmuster um den Flügel und es ist NICHT dasselbe wie die Form des Flügels. Tatsache ist, dass ALLE Flügel sehr ähnliche Strömungsmuster erzeugen. Dies gilt für symmetrisch, asymmetrisch, invertiert und flach.

Dann noch eine Sache, um Sie umzuhauen, bevor ich eine Referenz liefere, die dies alles im Detail erklärt.

Wenn Sie auf einem Hügel stehen und einen Flügel vorbeiziehen sehen, befindet sich die sich am schnellsten bewegende (höchste Geschwindigkeit) Luft unter dem Flügel !! Yep! Dies sind gemessene und tatsächliche Daten eines Flügels, der Auftrieb erzeugt. Dies bläst die Türen zu diesem „Schnellluft“-Unsinn weg, weil es zeigt, dass die Beschleunigung der Luft der Schlüssel ist, wie ich oben erwähnt habe.

Was passiert ist, dass die untere Luft ziemlich schnell in Flugrichtung nach vorne gedrückt wird. Die obere Luft wird jedoch mit hoher Beschleunigung nach hinten beschleunigt , wirklich nach hinten gezogen .! Der reduzierte Druck ist Teil des Euler-Druckgradienten, der diese Beschleunigung verursacht. Es bewegt sich tatsächlich mit etwas geringerer Geschwindigkeit nach hinten als die untere Luft nach vorne ...

Dies alles wird hier sorgfältiger genannt:

https://www.quora.com/q/kyuoyckftflurrpq/Understanding-Bernoulli-s-Principle-Correctly

https://www.quora.com/q/rxesywwbdscllwpn/Understanding-Lift-Correctly

Grüße, Steve

PS Der gebundene Wirbel (Zirkulation) verursacht auch nichts, aber wir können ihn beobachten, weil er zufällig ein Effekt der Art und Weise ist, wie die Luft in der Nähe des Flügels beschleunigt wird.

In linearer Flüssigkeitsbewegung.

*** Wenn der Druck stromaufwärts höher ist als stromabwärts, wirkt die Nettokraft nach vorne, wodurch die Luft beschleunigt (positive Beschleunigung) wird. Dies wird als „umgekehrter“ Druckgradient bezeichnet.
Dies ist der EINZIGE Fall, den die klassischen Worte „Bernoulli-Prinzip“ beschreiben.

Das Gegenteil ist auch wahr.

Wenn der Druck stromabwärts höher ist als stromaufwärts, ist die Nettokraft nach hinten gerichtet, wodurch die Luft verlangsamt (negative Beschleunigung) wird. Dies wird als „gegenläufiger“ Druckgradient bezeichnet.

Zusätzlich,

Wenn der Druckgradient quer zur Strömung verläuft, ist die Strömung gekrümmt. Dies ist es, was die Strömung sowohl unter als auch über einem Flügel krümmt (oder „dreht“).

Ich habe dies studiert und mit zwei anerkannten Experten diskutiert, die tatsächlich auf diesem Gebiet tätig sind und aerodynamisches Design praktiziert haben, Doug McLean von Boeing und Charles Eastlake von Embry-Riddle.

Es tut mir leid, aber die akzeptierte und am häufigsten gewählte Antwort ("Der gesamte Auftrieb hängt vom Bernoulli-Prinzip ab") kann hier nicht richtig sein:

• Die akzeptierte und am häufigsten gewählte Antwort auf Was lässt Flugzeuge wirklich fliegen? ( Flugzeuge fliegen, weil sie genug Luft nach unten drücken und dank Newtons drittem Gesetz einen Auftrieb nach oben erhalten )

Und dieses Video erklärt warum : Die unterschiedlichen Geschwindigkeiten der Luftströmungen über und unter einem Wind sind eine Folge (nicht die Ursache) eines vorherigen Druckunterschieds.

Eine Möglichkeit, dies zu verstehen, besteht darin, sich in einem Flugzeug vorzustellen, das durch vollkommen stille Luft fliegt. Der Flügel beschleunigt ruhige Luft (dh Geschwindigkeit = 0) auf bewegte Luft mit zwei Geschwindigkeiten: Geschwindigkeit_oben > Geschwindigkeit_unten.

Das bedeutet, dass die Geschwindigkeitsunterschiede nicht die Ursache für die Druckunterschiede sein können: Die Luft hatte Geschwindigkeit 0.

Wenn es nicht die Luftgeschwindigkeit war: Was verursachte die Druckunterschiede? Vielleicht weil die Luft nach unten abgelenkt wird?

Die Tatsache, dass die Bernoulli-Gleichung zur korrekten Berechnung der Auftriebskraft verwendet werden kann, impliziert nicht, dass der Bernoulli-Effekt für den Auftrieb verantwortlich ist.

Wenn die Kraft durch das Herunterdrücken der Luft die eigentliche Ursache des Auftriebs ist (der Auftrieb ist gleich groß, aber in die entgegengesetzte Richtung), können Sie immer noch die ursprüngliche Kraft und damit den Auftrieb berechnen, indem Sie eine direkte Folge eines solchen Abwinds messen: die Unterschiede von Druck.

Wenn Sie sich auf der Beifahrerseite eines Autos befinden und mit einer Geschwindigkeit von über 50 km/h fahren, da 80 km/h bis etwa 70 km/h ein besseres Beispiel liefern, kurbeln Sie einfach das Fenster herunter und strecken Sie Ihre Hand mit der Handfläche nach unten aus, kippen Sie sie jetzt leicht nach hinten und fühlen Sie die "Stauluft", die versucht, Ihre Hand in eine Aufwärtsbewegung zu drücken. Dies ist alles, was Sie wissen müssen, um zu verstehen, wie ein Flügel fliegt, wenn der Anstellwinkel nach oben relativ zur ruhenden Luft (Neigung Ihres Handrückens) etwa 1 bis etwa 4 Grad beträgt, bevor er sich dem aerodynamischen Strömungsabriss nähert Bereitstellung des größten Teils des Auftriebs, der für einen anhaltenden Horizontalflug erforderlich ist. Wenn der Bernoulli-Effekt viel Leben bieten würde, müssten nicht alle Flugzeuge beim Start „rotieren“, wenn sie V1 erreichen.

Mein obiges ist KORREKTE Wissenschaft. Ich sprach mit Mark Drela vom MIT, Lehrer/Autor Charles Eastlake und Lehrer/Autor John D. Anderson und anderen. Bernoulli erklärt/verursacht NICHTS! Es beschreibt nur in manchen Situationen die beobachtete inverse Druck/Geschwindigkeits-Relation, gibt aber KEINEN Anlass zu irgendetwas. Die Geschwindigkeit verursacht KEINE Druckänderung. Kurz gesagt - Beschleunigung wird durch den Druckgradienten (Euler) verursacht. Lies meinen Beitrag oben. Hier ist ein kurzes Video, das besser erklärt, warum der Druck entlang einer konvex gekrümmten Strömung (über einem Flügel) gesenkt wird. Es ist richtig: Physik: https://www.youtube.com/watch?v=3MSqbnbKDmM