Was ist ein Wirbelgenerator?

Allgemeiner ausgedrückt ist ein Wirbelgenerator eine kleine abgewinkelte Platte, die auf einer Außenfläche eines aerodynamischen Körpers installiert ist. Durch den Winkel der Platte wirbelt die Luft und erzeugt einen Wirbel dahinter. Dieser Effekt ermöglicht es, dass der Luftstrom selbst an Punkten „an der Oberfläche haftet“, an denen sich der Strom ohne Wirbel von der Oberfläche trennen würde.

Eine der häufigsten Anwendungen von Wirbelgeneratoren sind Flugzeugflügel nach vorne der Querruder. Wenn der Flugzeugflügel blockiert , löst sich der Fluss von den Flügeln. Dies bedeutet, dass sich die Strömung löst, bevor sie die Querruder erreicht, wodurch sie unwirksam werden. Die Verwendung von Wirbelgeneratoren hilft den Querrudern, die Kontrolle zu übernehmen, selbst wenn der Rest des Flügels blockiert ist.

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Natürlich erhöhen diese auch den Luftwiderstand, selbst wenn der Flügel nicht blockiert werden nur bei Bedarf hinzugefügt.

Sie werden auch an anderen Stellen verwendet, z. B. in der Engine, wie in Farhans Kommentar oben . und auch am Heck des 737 .

Ich werde versuchen, den physikalischen Mechanismus zu erklären, indem ich im Vergleich zu früheren Antworten zusätzliche Informationen hinzufüge.

Wie bereits erwähnt, nimmt der Wirbelgenerator normalerweise die Form einer Platte an. Diese Platte erzeugt eine kleiner Wirbel. Dieser Wirbel ist im Grunde ein Bereich, in dem sich die Strömung um ihre Achse dreht. Grundsätzlich entzieht diese Platte der Strömung Energie, die diese Drehung auf th erzeugt e Strömung.

Ok, diese Rotationsströmung hat Energie und interagiert bei richtiger Ausrichtung mit der Grenzschicht über dem Flügel, um ihm weitere Energie zu liefern. Mit dieser zusätzlichen Energie ist die Grenzschicht widerstandsfähiger gegen Trennung, dh Sie können den Anstellwinkel weiter erhöhen und einen höheren Auftriebskoeffizienten für denselben Flügel erzielen.

Nun kommt das Warum?. Ein Wirbelgenerator erzeugt immer Luftwiderstand, kann aber den Treibstoffverbrauch des Flugzeugs verringern. Wie?

Denken Sie an das Gesamtdesign des Flugzeugs. Unter bestimmten Flugbedingungen kann die erzeugte Auftriebsmenge mit einem großen Auftriebskoeffizienten mal der Flügeloberfläche erzielt werden.

Stellen Sie sich jetzt vor, wir sind es Beim Entwurf des Flugzeugs haben wir festgestellt, dass die Bedingung, die die erforderliche Größe des Flügels misst, beispielsweise die maximale Landebahnlänge beim Start ist. Um diese zu reduzieren, müssen Sie bei einer bestimmten Geschwindigkeit mehr Auftrieb erzeugen. Um dies zu erreichen, können Sie entweder die Flügeloberfläche vergrößern oder den maximalen Auftrieb erhöhen, den Sie vom Flügel erhalten können, und dies können Sie erreichen, indem Sie Wirbelgeneratoren einführen, die intelligent für diesen Zustand ausgelegt sind.

Ein Kompromiss wird später zwischen der Vergrößerung der Flügeloberfläche (mit dem Einfluss von Luftwiderstand und Gewicht) und der Einbeziehung der Wirbelgeneratoren hergestellt. Obwohl das Hinzufügen dieser Wirbelgeneratoren den Luftwiderstand im Vergleich zu einem sauberen Flügel erhöht, kann es vorkommen, dass Sie den Kraftstoffverbrauch tatsächlich reduzieren, da die andere Alternative darin besteht, mehr Flügeloberfläche hinzuzufügen und die optimale Lösung die Wirbelgeneratoren wurden.

Es gibt mehrere Positionen von Wirbelgeneratoren, von denen einige in der vertikalen Ebene die Rudereffizienz verbessern, andere in der oberen Oberfläche des Flügels, andere über dem Motor, der die Lamelle während des Starts oder der Landung beeinflusst.

Eine andere Verwendung von Vortex besteht darin, das Flugzeug als schnelle Lösung zur Lösung „unerwarteter Probleme“ zu entwerfen.

Es handelt sich um kleine Winglet-Dinge, die Sie auf der Oberfläche der Flügel installieren, um den laminaren Luftstrom zu fördern Stellen Sie sich diese als „günstige Versicherung für den Fall vor, dass Sie“ Ihre Fluggeschwindigkeit nicht sehr gut überwachen „.

Bearbeiten für zukünftige Leser: Sollte eine angeschlossene Strömung sein, keine laminare Strömung. Erläuterungen finden Sie in den Kommentaren unten.

Kommentare

• uh-o – Ersetzen Sie “ laminar “ mit “ als “ und die Antwort sieht gut aus.
• Okay, Lehre mich. Ich dachte, es gibt zwei Arten von Strömungen in einer Flüssigkeit (in diesem Fall Luft) – laminar und turbulent.Ich dachte, Luftübergänge von laminarer Strömung über die Oberfläche eines Flügels zu turbulenter (blockierter) Strömung und Wirbelgeneratoren führen irgendwie zu einer Verzögerung dieses Übergangs.
• @Calphool Wikipedia hat eine gute flüchtige Übersicht , ebenso wie das Bild in der Antwort von fooot ‚. Grundsätzlich ist es ‚ der Wechsel zwischen “ angehängtem “ und “ abgelöste “ Strömung (der Trennpunkt), die für die Verzögerung des Strömungsabrisses von Bedeutung ist, und angehängte Strömung können laminar oder turbulent sein. Anhaftende turbulente Grenzschichten widerstehen einer Ablösung von der Oberfläche (Flügel) mehr als eine laminare Grenzschicht, so dass Wirbelgeneratoren die Strömungstrennung verzögern, indem sie die Luft auf eine bestimmte Weise turbulenter machen, so dass sie ‚ trennt sich weniger wahrscheinlich vom Flügel.
• @Calphool: voretaq7 hat mich auf die richtige Antwort geschlagen. Im Grunde geht es darum, die Strömung in der Nähe der Flügeloberfläche (die aufgrund von Reibung verlangsamt wird) mit der Strömung in einiger Entfernung zu mischen, die dann die Grenzschicht (Strömung in der Nähe der Flügeloberfläche) wieder beleben kann. Wenn die Strömung in der Nähe des Flügels bis zum Stillstand verlangsamt wird, trennt sich die Strömung und der Flügel verliert einen Teil seiner Wirksamkeit. Wenn Sie eine neue Frage stellen, werde ich sie ausführlicher erläutern, als dies in einem Kommentar möglich ist.
• @Calphool: Laminar und turbulent sind die beiden Arten von Grenzschichten, eine dünne, fast mikroskopische Schicht aus Luft nahe an der Oberfläche. Anhaftende und getrennte Strömung ist ein weiteres Konzept (und dasjenige, das Wirbelgeneratoren ansprechen), das das makroskopische Strömungsmuster um Körper betrifft. Wirbelgeneratoren stellen sicher, dass die Grenzschicht hinter ihnen turbulent ist. Dies ist der Grund für meine erste Bemerkung.