Το φαινόμενο Coanda

Το φαινόμενο Coanda

Το φαινόμενο Coanda της ροής του νερού

Το φαινόμενο Coanda συνήθως αποδεικνύεται χρησιμοποιώντας τη ροή του νερού, για δύο λόγους. Το ένα είναι ότι η ροή του νερού είναι ορατή και η άλλη είναι ότι το φαινόμενο Coanda της ροής του νερού είναι πολύ πιο προφανές από αυτό της ροής του αέρα.

Υπάρχει ένα στοιχείο εξαπάτησης εδώ, επειδή το φαινόμενο Coandal της ροής του νερού στον αέρα είναι παρόμοιο με αυτό της ροής του αέρα, αλλά η αρχή είναι εντελώς διαφορετική. Ο λόγος για τον οποίο η ροή του νερού στον αέρα τείνει προς το συμπαγές τοίχωμα είναι ότι υπάρχει προσρόφηση μεταξύ του νερού και του στερεού και υπάρχει τάση στην επιφάνεια της ροής του νερού. Η συνδυασμένη δράση αυτών των δύο δυνάμεων έλκει το νερό «προς» τον τοίχο, κάτι που μπορεί να γίνει κατανοητό καθώς το νερό αναρροφάται από το στερεό.

Γνωρίζουμε ότι το νερό έχει πολύ υψηλή επιφανειακή τάση, επομένως το φαινόμενο Coanda είναι πολύ εμφανές, για παράδειγμα, όταν ρίχνετε κρασί, εάν δεν το ρίξετε αρκετά γρήγορα, το κρασί θα τρέξει στο πλάι του μπουκαλιού και Το νερό θα περιστρέφεται 180 μοίρες, αψηφώντας τη βαρύτητα.

Το φαινόμενο Coanda, το οποίο προκαλείται από την προσρόφηση και την επιφανειακή τάση, δεν είναι το επίκεντρο της συζήτησής μας, αλλά θα εστιάσουμε στο φαινόμενο Coanda που υπάρχει στο ίδιο ρευστό, είτε αέριο είτε υγρό, αλλά δεν υπάρχει ελεύθερη επιφάνεια, δηλαδή δεν υπάρχει επιφανειακή τάση.

Το φαινόμενο Coanda της ροής αέρα

Το φαινόμενο Coanda υπάρχει και στη ροή του αέρα, αλλά σε αντίθεση με τη ροή του νερού στον αέρα, δεν υπάρχει έλξη μεταξύ των αερίων, μόνο πίεση. Ως εκ τούτου, δεν υπάρχει "παρελθόν αναρρόφησης" στο αέριο, η αίσθηση του "παρελθόντος αναρρόφησης", στην πραγματικότητα, είναι πιεσμένο παρελθόν, η χρήση της ατμοσφαιρικής πίεσης.

Αλλά οι τοίχοι μπορούν ακόμα να ρουφήξουν το αέριο, δημιουργώντας το φαινόμενο Coanda. Προφανώς, λόγω της χαμηλής πίεσης κοντά στον τοίχο, η ροή του αέρα μεταφέρεται από την εξωτερική ατμόσφαιρα.

Η κεντρομόλος δύναμη μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να εξηγήσει τη χαμηλή πίεση του αερίου κοντά στον τοίχο. Όταν ένα αέριο ρέει κατά μήκος ενός καμπυλωμένου τοίχου, η ροή κινείται σε μια καμπύλη, η οποία απαιτεί μια κεντρομόλο δύναμη. Δεδομένου ότι ένα αέριο δεν έχει αναρρόφηση, αυτή η κεντρομόλος δύναμη μπορεί να παρέχεται μόνο από την πίεση μέσα στο αέριο. Η ροή αέρα στην πλευρά μακριά από τον τοίχο υπόκειται σε ατμοσφαιρική πίεση, επομένως η πίεση στην πλευρά κοντά στον τοίχο πρέπει να είναι χαμηλότερη από την ατμοσφαιρική πίεση για να σχηματιστεί κεντρομόλος δύναμη.

Το φαινόμενο Coanda

Το φαινόμενο Coanda στη ροή οφείλεται στο ιξώδες του αερίου. Υπάρχει τριβή μεταξύ των πλευρών του πίδακα και του αέρα, και αυτή η τριβή προκαλείται από το ιξώδες του αερίου. Ο πίδακας παρασύρει συνεχώς τον κατά τα άλλα στατικό αέρα γύρω του, μειώνοντας την ατμοσφαιρική πίεση του περιβάλλοντος. Αλλά αυτή η πτώση πίεσης είναι πολύ, πολύ μικρή. Πόσο μικρό; Ένας πίδακας αέρα με ταχύτητα 30 m/s θα μειώσει μόνο την πίεση περιβάλλοντος κοντά κατά περίπου 0,5Pa. Αυτή η πτώση πίεσης δεν είναι αρκετή για να «τραβήξει» τη ροή στον τοίχο, προκαλώντας ένα αισθητό φαινόμενο Coandal. Ωστόσο, από τη στιγμή που υπάρχουν τοίχοι, η αρνητική πίεση πολλαπλασιάζεται.

Όταν υπάρχει τοίχος στη μία πλευρά του πίδακα, λόγω του φράγματος του τοίχου, αφού ο πίδακας αφαιρέσει μέρος του αέρα, η αρχική θέση δεν μπορεί να λάβει αρκετό συμπλήρωμα αέρα, η τοπική πίεση θα μειωθεί και ο αέρας η ροή θα πιεστεί στον τοίχο λόγω της μη ισορροπημένης πίεσης και στις δύο πλευρές. Με άλλα λόγια, ο αέρας που μεταφέρεται από το πίδακα αναπληρώνεται περισσότερο από τον ίδιο τον πίδακα.

Όταν ο τοίχος κάμπτεται προς τα έξω, υπάρχει μια προσωρινή "νεκρή ζώνη" χωρίς ροή μεταξύ της ροής και του τοίχου, με την προϋπόθεση ότι η ροή είναι αρχικά οριζόντια. Ο αέρας που ρέει αφαιρεί συνεχώς τον αέρα στην περιοχή του νεκρού νερού και η ροή του πίδακα πλησιάζει σταδιακά τον τοίχο. Τέλος, όταν η κεντρομόλος δύναμη που δημιουργείται από τη διαφορά πίεσης και στις δύο πλευρές της ροής πίδακα ταιριάζει ακριβώς με τον βαθμό στροφής της ροής πίδακα, η ροή φτάνει σε ισορροπία και η ροή πίδακα ρέει κατά μήκος του καμπυλωμένου τοιχώματος.

Η σημασία του φαινομένου Coanda

Το φαινόμενο Coanda (μερικές φορές μεταφράζεται ως το φαινόμενο Coanda) είναι το κλειδί για τη δημιουργία ανύψωσης σε αεροτομή. Επειδή η ανύψωση μιας αεροτομής προκαλείται κυρίως από την άνω επιφάνεια που «ρουφάει» αέρα προς τα κάτω.

Ο Henri CoandÇ ήταν ένας Ρουμάνος εφευρέτης και αεροδυναμικός που χρησιμοποίησε για πρώτη φορά το φαινόμενο Coanda. Η εφεύρεση του αεροπλάνου είναι το αποτέλεσμα πολλών ανθρώπων και δεν μπορεί να αποδοθεί σε κανένα άτομο, η υψηλότερη τιμή για την πρακτική πηγαίνει στους αδερφούς Ράιτ, ο πρωτοπόρος της θεωρίας μάλλον θα πρέπει να πάει στην Κοάντα.

Ο Coanda ήταν επίσης πρωτοπόρος στα αεριωθούμενα αεροσκάφη και πιστεύεται ότι το 1910 ο Coanda πέταξε με επιτυχία ένα αεροσκάφος που ονομάζεται CoandÄ-1910.

Το αεροπλάνο δεν είναι τζετ με κινητήρα τζετ, αλλά δεν έχει έλικα και χοντρό σωλήνα στη μύτη που φυσά αέρα. Η πηγή του πίδακα είναι ένας φυγοκεντρικός ανεμιστήρας, μέσω του οποίου ο αέρας κατευθύνεται προς τα πίσω για να αποκτήσει ώθηση.

Διαβάστε πάρα πολύ

Το φαινόμενο Coanda μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την αύξηση της ανύψωσης των αεροσκαφών, αλλά αυτές οι μέθοδοι αναμιγνύονται επίσης με κάποια ψευδοεπιστήμη. Για παράδειγμα, εδώ είναι ένα αεροσκάφος της Coanda που ισχυρίζεται ότι αυξάνει την ανύψωση. Η προπέλα μπορεί να την κρατήσει αιωρούμενη, αλλά τώρα έχει ένα κέλυφος κάτω από την προπέλα, η οποία ισχυρίζεται ότι χρησιμοποιεί το φαινόμενο Coanda για να οδηγήσει περισσότερο αέρα προς τα κάτω για να αυξήσει την ανύψωση. Στην πραγματικότητα, αυτό δεν αξίζει το κόστος, επειδή το κέλυφος γενικά λειτουργεί ως εμπόδιο στη ροή του αέρα και μειώνει μόνο την ανύψωση.