Frage:
Kann ein stetiger Fluss Stagnationspunkte haben?
midnightBlue
2014-12-01 23:11:38 UTC
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Diese Idee verwirrt mich. Wenn ein Fluss stabil ist, bleiben seine Stromlinien unverändert. Am typischen Beispiel eines Tragflügels gibt es (mindestens) eine Stromlinie, die die Vorderkante des Tragflügels berührt und stagniert. Stagnationspunkt ist definiert als:

ein Punkt in einem Strömungsfeld, an dem die lokale Geschwindigkeit des Fluids Null ist.

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Nun ist meine Frage, ob die Geschwindigkeit hier Null ist und Flüssigkeitsteilchen, die die Stromlinie passieren, was zu einem Stagnationspunkt führt, eine Geschwindigkeit ungleich Null stromaufwärts, wohin gehen diese Flüssigkeitsteilchen? Da sie auf der Stromlinie sind, müssen sie den Stagnationspunkt erreichen? Widerspricht dies nicht der Massenerhaltung ?

Ein Online-Kurs für Strömungsmechanik, an dem ich teilgenommen habe, hat in einer Vorlesung gezeigt, dass Stromlinien vom Stagnationspunkt weggehen . Wenn die Geschwindigkeit an diesem Punkt genau Null ist (und sich nicht ändert, da die Strömung konstant ist), wie können die Flüssigkeitsteilchen dann in andere Richtungen gehen?

Ich muss etwas vermissen, erleuchte mich.

Ein häufiges Missverständnis liegt in der Tatsache, dass Luftpartikel [nicht bewegungslos] sind (https://en.wikipedia.org/wiki/Particle_velocity) [wenn wir sagen, dass es Wind mit null Geschwindigkeit gibt] (http: //www.teachastronomy). com / astropedia / article / Gasgeschwindigkeit (oder Luftstrom), sonst würde der Druck auf Null fallen. Ein Stagnationspunkt ist ein unendlich kleines Volumen, in dem die Luftströmungsgeschwindigkeit Null ist. Dies ist ein mathematisches Definitionsmodell, nicht genau die physikalische Realität
"Flüssigkeitsteilchen, die die Stromlinie passieren" in Stromlinien mit stetigem Fluss sind Trajektorien und Pakete können sie nicht überqueren. Ein Paket zwischen zwei Stromlinien befindet sich in diesem Fall immer zwischen diesen beiden Stromlinien.
Keine Masse kreuzt Stromlinien. Die Flüssigkeitsteilchen befinden sich also unmittelbar über und unter der Stromlinie, die am Stagnationspunkt endet.
Drei antworten:
Peter Kämpf
2014-12-02 01:00:51 UTC
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Die Idee eines Stagnationspunktes ist eine Idealisierung. Dieser Punkt ist unendlich klein, und Luftpartikel, die entlang einer Stromlinie strömen, die in ihn hineinführt, werden auf ihrem Weg langsamer. Je näher sie dem Stagnationspunkt kommen, desto langsamer fließen sie und am Ende erreichen sie nie den Stagnationspunkt.

In Wirklichkeit haben Luftmoleküle eine endliche Größe, sodass sie entweder oben oder unten fließen die Stagnationspunkt-Stromlinie. Selbst wenn ein Teilchen den Stagnationspunkt erreicht und an Ort und Stelle bleibt (was theoretisch nicht möglich ist), wird es durch eine kleine Änderung des Anstellwinkels im nächsten Moment weggespült.

Eine Stromlinie verschwindet vom hinteren Stagnationspunkt, der sich in der Hinterkante befindet. Dieser Punkt ist doppelt idealisiert, da ein nichtviskoser Fluss erforderlich ist, um einen hinteren Stagnationspunkt zu haben. Wiederum werden Moleküle, die entlang der Wand des Schaufelblatts fließen, durch den Stagnationspunktdruck verlangsamt, je näher sie an der Hinterkante sind. Da sie entweder über oder unter dem hinteren Stagnationspunkt ankommen, beschleunigen sie, sobald sie den höchsten Druckpunkt überschritten haben, und bewegen sich über oder unter der Stromlinie, die vom hinteren Stagnationspunkt ausgeht.

Das Konzept von a Der Stagnationspunkt ist jedoch sehr hilfreich, um Strömungsphänomene zu verstehen. Es gibt wirklich eine Linie (in 3D ist es eine Ebene), die Luft, die über den Flügel strömt, von der Luft trennt, die unter ihm strömt. Diese Linie ändert sich mit dem Anstellwinkel, und die einfache Blockierwarnschaufel basiert auf diesem Prinzip. Sobald die Linie unter der Schaufel endet, drückt die Luft sie nach oben und schließt einen elektrischen Kontakt, der einen Summer im Cockpit aktiviert.

Aircraft's leading edge with stall warning vane Blockierwarnschaufel (kleines Metallstück, das aus dem Flügel herausragt)

Wenn Sie den hinteren Stagnationspunkt sagen, meinen Sie damit Stagnationspunkte an der Hinterkante des Schaufelblatts?
Auch um zu bestätigen, was ich gefragt habe. Dann ist es theoretisch unmöglich, dass ein stetiger Fluss einen Stagnationspunkt hat, oder?
@midnightBlue: Ja, der hintere Stagnationspunkt befindet sich an der Hinterkante. Im Idealfall. Wenn Sie Stagnationspunkte so verstehen, dass sie Luftmoleküle sammeln, die ihnen niemals entkommen, dann existieren diese im praktischen Leben nicht. Sie sind praktisch unmöglich, aber theoretisch sind sie sehr lebendig (aber unendlich klein).
Perfekt! Ich glaube, ich fange jetzt an, es etwas besser zu verstehen. Wissen Sie, wie empfindlich die Warnschaufel ist? (Eine plötzliche vorübergehende lokale Änderung des Anstellwinkels könnte eine Blockierwarnung auslösen?). Ist die Position und der eingestellte Winkel der Warnschaufel eine ungefähr beste Auswahl? (d. h. würde die Warnschaufel unter bestimmten unterschiedlichen Bedingungen besser an einer anderen Stelle mit einem anderen voreingestellten Winkel platziert werden?)
@midnightBlue: Der Ort und die Inzidenz sind das Ergebnis von Tests. Sie wollen einen gewissen Spielraum, aber das Ding sollte nicht ständig losgehen. Die Empfindlichkeit ist recht gut: Eine Böe im langsamen Flug kann sie auslösen, aber dann können Sie sicher sein, dass der Flügel an dieser Stelle nur wenige Grad vom Abwürgen entfernt ist, sodass Sie besser beschleunigen können. Bei einer guten Landung ertönt die Warnung einige Sekunden, bevor die Räder den Boden berühren.
DeltaLima
2015-05-16 12:11:20 UTC
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Ein Stagnationspunkt in einer Strömung widerspricht nicht der Erhaltung des Massengesetzes. Peter Kämpf hat bereits erklärt, dass es sich um eine Idealisierung handelt, die zum Verständnis von Strömungsphänomenen beiträgt.

Die Tatsache, dass die Geschwindigkeit an einem Punkt entlang einer Stromlinie Null ist, bedeutet nicht, dass an diesem Punkt Masse gesammelt wird. Sie können es mit einem Stoppschild auf einer Straße vergleichen. Autos kommen am Schild an, halten an und halten wieder an. Solange zwischen aufeinanderfolgenden Fahrzeugen ausreichend Platz ist, kann dies ein kontinuierlicher Prozess sein, der einen stetigen Fluss darstellt.

Wenn man diese Analogie weiter verfolgt, ist der Stagnationspunkt an der Vorderkante eines 2D-Profils wie ein T-Übergang eine Einbahnstraße. Autos, die an der T-Kreuzung ankommen, halten an und biegen entweder links oder rechts ab und folgen ihren Pfaden. Luftmoleküle erreichen den Stagnationspunkt und setzen sich von dort entweder oben oder unten im Profil fort.

Gohar Shoukat
2015-08-05 18:53:38 UTC
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Geschwindigkeit ist ein augenblickliches Phänomen. Es existiert an einem Punkt. (Lassen Sie uns die Durchschnittsgeschwindigkeit hier ignorieren, es ist nicht notwendig, dass wir sie für diese Frage diskutieren.) Am Stagnationspunkt ist die Geschwindigkeit 0. In einem Abstand dx vom Stagnationspunkt befindet sich jedoch die Flüssigkeit Teilchen gewinnt wieder an Schwung. Es ist wie ein Pendel. Am höchsten Punkt ist seine Geschwindigkeit Null, aber nach einer Differenzzeit dt gewinnt es wieder seine Geschwindigkeit zurück und beginnt sich zu bewegen. Sie sehen, dass Flüssigkeitsteilchen wie ein Pendel einen Reiz benötigen, um dies zu tun. Im Falle eines Pendels mit seiner Schwerkraft kann es sich bei einem Flüssigkeitsteilchen um alles handeln, von einer Druckkraft bis zur Trägheit



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