Veszteség
1.8.2 Lamináris réteg és turbulens réteg.
Lamináris áramlás. Ez egy olyan áramlás, amelyben a folyadék úgy tekinthető, hogy egységes rétegekben mozog, amelyeket lapoknak nevezünk. Az áramlás lamináris, amikor a határrétegen belüli egymást követő levegőrétegek simán csúsznak egymáson, a felületen álló álló fóliától kezdve a külső levegő szabad áramlási sebességéig.
Turbulens áramlás. Ebben a fajta áramlásban a lapok rendezetlenül áramlanak, mind irányukban, mind sebességükben. A szabad térben az áramlás nem lép kölcsönhatásba tárgyakkal, de ha egy tárgy közel van a folyadék áramlásához, akkor kölcsönhatásba lép vele a sebességjellemzőinek megváltoztatásával, amint azt alább láthatjuk.
Az áramlás lamináris maradhat mindaddig, amíg a lapok nem lépnek kölcsönhatásba annyira, hogy másodlagos mozgásokat okozzanak közöttük, de egyébként a lapok szabad és véletlenszerű keverése turbulenssé teszi.
Az áramlás laminárisról turbulensre változhat az alábbiak alapján:
- Az áramlási sebesség változása.
- Magának az áramlásnak a megváltoztatása.
- A felület érdessége, amelyen átáramlik.
- Nyomás gradiensek. Amikor a statikus nyomás az áramlás menti távolsággal csökken, az áramlás zavarai csillapodnak; amikor ez a nyomás növekszik, a zavarok felerősödnek. Az elülső szárny szakaszának statikus nyomáscsökkenése segít fenntartani a lamináris áramlást.
- Egyéb tényezők: a folyadék sűrűsége (P), sebessége (V), hossza (ebben az esetben L = szárnyakkord) és viszkozitási együttható (u), amelyet a mérnökök egy Reynolds-számnak nevezett dimenziós számban viszonyítanak egymáshoz. R = (PVL)/u.
Határréteg és turbulens réteg. Amikor egy folyadék folyik egy felületen, a súrlódás miatt a felülethez legközelebb eső réteg teljesen leáll. Ennek a rétegnek a tetején mások képződnek, amelyek mindegyikének kisebb a súrlódása, mint az előzőnek, ezért nagyobb a sebessége. Tehát amíg egy adott rétegből nincs súrlódás, és a rétegeknek megvan a folyadék szabad sebessége.
A határréteg vastagsága általában növekszik, amikor a folyadék a felszín mentén mozog. Ennek a növekedésnek a mértéke a folyadék viszkozitásától, az áramlás sebességétől, a felület simaságától/érdességétől és a felület alakjától függ.
A határréteget, amelynek áramlása lamináris, gyakran lamináris határrétegnek nevezzük, amelyet néha rövidítünk lamináris réteg, míg ha az áramlás turbulens, akkor a réteget turbulens határrétegnek nevezzük, rövidítve: turbulens réteg.
Amikor a határréteg a szárny elülső élén kezd átfolyni, ezt a szárnyhoz ragasztott és nagyon vékony lamináris réteg formájában teszi; de ahogy a hátsó él felé áramlik, ez a réteg turbulens réteggé válik, jobban elkülönül a szárnytól és vastagabb.
Míg a réteg lamináris, továbbra is a szárnyhoz kapcsolódik, és emelést eredményez, de ha turbulens lesz, növeli a szárnytól való elválasztását, és nem hoz létre emelést. Azt a pontot nevezzük, amelynél a lamináris réteg turbulenssé válik és vastagságát növeli "turbulenciára való áttérés" vagy "határréteg átmenet".
Általában egy normál szárnyon a határréteg az akkordnak csak egy kis része marad lamináris, mielőtt turbulens áramlásra oszlik; továbbá ennek a rétegnek a vastagsága a vezető élen kicsi, bár a profil mentén növekszik. A turbulens áramlási terület jelentősen nagyobb súrlódási ellenállást tapasztal, mint a lamináris áramlás.