在 《目前只求得空气低速绕圆柱的解》 里 的 回复

思维机器  在 反相吧 发的 《目前只求得空气低速绕圆柱的解》   https://tieba.baidu.com/p/7610174321   。

 

确实,  这个 课题 可以做成 一个 项目,   分阶段 求解 ,    就是 分为 几个 子课题 ,   比如  楼主 现在 这个  “空气低速绕圆柱的解”  也是 一个 子课题  。

 

首先要 搞清楚的是   空气 流过 (一定角度的) 固体面 时 的 效应,  包括   冲击力 、摩擦力 、气压 和 速度 的 关系 。

 

小时候 我 总 以为  机翼 只要 像 风筝 那样  倾斜一个 角度 就行,   不知 为什么 还要 做成 鸟翼流线形(横截面)?

 

倾斜,  当然 会 造成 阻力,   但 升力 不是 阻力 的 一个 分量 吗 ?       这是 小时候 常常 想的,  因此 对 机翼 的 鸟翼流线形(横截面) 设计 总是 不以为然,  不太在意  。

 

但  刚刚 做了 一个 受力分析,    倾斜面 受到 空气 的 冲击力 F ,   F 可以分为 垂直于 和 平行于 倾斜面 的 两个 分量,  这 两个 分量 又 可以 分为 水平分量 和 竖直分量,  两者 的 竖直分量 方向相反 大小相等,  刚好抵消,    水平分量 方向相同,和 F 的 方向一样, 加起来 大小 刚好等于 F ,   所以,   F 不会 产生 升力,   只是 单纯 的 阻力  。

 

由此,   我们 从小 放风筝 的 风  都是 向上 吹 的  ?   或是,    空气 在 风筝 的 下面受阻,速度 变慢,  气压 变大,  大于 风筝 上面 的 气压,  产生 升力  。

 

但  倾斜面 明显 承受 了 可以说  100% 的 F ,  即 空气 的 冲击力 100% 作为了 阻力,   当然,  倾斜面 越 水平,  承受 空气 冲击 的 有效面积(分量) 越小,  冲击力 F 越 小  。

 

而  鸟翼流线形(横截面)  则 不用 承担 太大的 直接的 阻力  就 可以 产生 升力  。

 

 

回复  7 楼    dons222 ,

 

你说的 蝙蝠 我没想过,   现在想一下  。       我在 7 楼 里 说 风筝 的 升力 其实 也是 空气流速差 产生 ,  “空气 在 风筝 的 下面受阻,速度 变慢, 气压 变大, 大于 风筝 上面 的 气压, 产生 升力”  。

 

武侠小说 里 说 鸟儿 要飞时,  需要 用 腿 蹬 一下,   如果 没有 蹬 这一下,   就 扑棱扑棱 翅膀 飞不起来  。   我想 这一下 蹬 是 获得 向上向前 的 初速度,  这个 初速度 可以 让 空气 流过 翅膀,   鸟儿 在 蹬 的 同时 张开双翅,   就可以 让 空气 在 翅膀 的 上下表面 产生 流速差 进而 产生 气压差 而 产生  升力  ,    这样 就 飞起来,   同时 ,   再  扑动翅膀  增加 向前向上 的 推力  。

 

蝙蝠 倒吊 在 岩壁 上,   要 飞时,   松开脚爪,   掉落下来, 借由 重力加速,   掉落过程中 张开双翼,   空气 流过双翼,  在 翼 的 腹面 的 空气 受阻 ,  速度变慢 ,  气压变大,  产生 推力,推动 蝙蝠 在 下落 的 同时 横向 运动,  横向运动 的 方向 是 从 腹部 到 背部 的 方向  。   差不多的时候,  蝙蝠 扑打双翼,  产生 向上 和 横向 推力,  将 由 重力加速 获得 的 速度 的 方向 改变为 横向,  也就是 向前的 方向,  同时 改变 身体 的 飞行角度,   身体 由 竖直 抬升 为 水平 向前飞行,   这样, 蝙蝠 获得 了 向前 的 充分 的 速度, 只要 张开双翼,让 空气 流过 双翼,就可以 由 流过 翼 的 上下表面  的 空气 的 流速差  产生 气压差,  产生 升力,   也可以 扑打翅膀 增加 向上  的 推力 作为 辅助,  增加 向前 的 推力 保持 飞行速度  。

 

刚刚 这 是 蝙蝠 的 起飞过程,   接下来 就可以 正常 飞行 了  。

 

我猜想  蝙蝠 的 翼 的 前沿 由于 骨骼形状,   翼 前沿 的 横截面 大抵 也是 和 鸟类一样  是 流线弧形, 腹面 向里 凹一点, 就是 有点 “勾起来” ,  又 或者,  蝙蝠 的 整个 翼 张开 可以 呈 一个 弧面,   翼 的 背面 微凸,   腹面 微凹,    又 或者,   蝙蝠 可以 由 其 翼手结构 控制 翼,  让 翼 像 风筝 一样 倾斜 一个 角度,    这些 不管哪一种, 或是 混合使用,   都可以 使  翼 的 腹面 的 空气  流速  比  背面 的 空气流速 更慢,  而 使得   翼 的 腹面 的 气压 大于 背面 的 气压 ,  而 产生 升力,  或  从  腹面 到 背面 方向 的 推力  。

 

由上可见,   鸟儿 和 蝙蝠 起飞 都要 一个 初速,     唉,   现在 知道 蝙蝠 为什么  要 倒吊着 了,  它 大概只能  借助 重力 获得 初速,   它  那 个 细细 的 短短 的 软软 的  和  老鼠 差不多 的 小脚  大概 “蹬”不起来  。

 

蜂鸟 虽然是 鸟类,    但是 它  可以 垂直起降,  是 鸟儿 中 的 直升机,   大概 不用 “蹬”,  和  蜜蜂 昆虫  差不多 了 吧 ?   这也是 鸟儿  中  的  异类 了 。

 

以前 看 杂志 说,    恐龙 里 的 翼龙 翼手龙 进化到 一定 程度 就 产生了  翱翔 技能,   和 现代 鸟类 一样 ,   文中 主要是说 恐龙后期 的 体积很大 的 风神翼龙(大概是这个名字吧) ,  风神翼龙  掌握了 高超 的 翱翔技能,    只要 借助 空气 的 流动  就可以 飞翔 (是否包含 起飞 ?   记不清了),     总之 它 很少需要 扑翼,   只要 借助 一丁点 空气 的 流动,  都可以 飞起来,  或者  持续飞行,    印象中 大概 是 这个 意思  。

 

为此,   它 进化出了  广大 而 极薄 的 翼,   但 也因为此,  在 后来 气候变化,  地球 的 气候 不再 温暖温和,   而 刮起了 大风 时,     它  的 又 大 又 薄 的 翼  被  大风 吹 的 凌乱,  无法 在 大风  中  展翼飞行,   然后 被 淘汰 灭绝 了  。

 

 

 

考虑到  能量守恒 和 做功 ,    空气 的 流速差 产生 气压差 而 产生 升力(推力) 的 机制 是 怎样 的 ?   这也是 一个 前沿 的 课题 呢  !

 

流速 如何 与 压力 相关,   而 产生 的 气压差 (推力) 要 满足 能量守恒 和 做功 的 模型,   这个 运作机制 是 怎样 的  ?      这是 大自然 的 一个 精妙设计  。

 

未来 可以 研究  。                   dons222    思维机器     李春祥384   渝中寿人

 

posted on 2021-11-13 22:26  凯特琳  阅读(23)  评论(0编辑  收藏  举报

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