Repülés és örvények.

Az előadások a következő témára: "Repülés és örvények."— Előadás másolata:

1 Repülés és örvények

2 Örvény a közeg forgó mozgása, az áramlások fontos építőköve

3 Örvények keletkezése Az örvények sokáig élnek, középpontjuk elmozdul, de örvényközéppont marad

4 Kergetőző örvények

5 Örvénygyűrű mozi Az örvényközéppontok zárt görbét alkotnak

6 Függőleges örvénygyűrűk
Vízbe ejtett festékcsepp örvénygyűrűt kelt Hidrogénbomba felhője Zivatarfelhő

7 A felszínre kijutó örvény
b) fél örvénygyűrű a) tornádó-szerű Evezéskor fél örvénygyűrűt keltünk!

8 A repülés Induláskor leválik egy örvény, az indulási örvény.
Az impulzusnyomaték tétel miatt a szárny körül is kialakul egy örvény  felül gyors áramlás  kisebb nyomás  felhajtóerő. Induláskor leválik egy örvény, az indulási örvény.

9 Az indulási örvény Amíg nem szakad le, nincs felhajtóerő!

10 Az indulási örvény leválásának elősegítése:
A fékszárny lehajtásának következménye, hogy előbb leválik az indulási örvény és nagyobb is, mint egyenes szárny esetén. A biztos repülés érdekében „megkarcoljuk” a levegőt.

11 Az Airbus300 lehajtott fékszárnnyal

12 Szárnyvégi örvény Örvények repülő mögött
A szárnyak mögött egy-egy örvény alakul ki A gép mögött erős leáramlás

13 Szárnyvégi örvény Két kondenzcsíkot alakít ki ‘Bekunkorítja’ a felhőt,
Felhajtóerőt biztosít a szomszédban

14 A teljes örvényrendszer
Szárny körüli örvény Indulási örvény Szárnyvégi örvény Zárt örvénygyűrűt alkotnak!

15 A szárnyvégi örvények kirajolódnak a felhőrétegben (Best photos of 2005 NBC)

16 Más járművek Személyautó „karosszéria széli” örvényei

17 Versenyautók „szárnyai”

18 Az ősi „szárny” A szél által kifújt nagyvitorla szárny alakot vesz fel. Az erre ható felhajtóerő hajtja a vitorlást.

19 A propeller A propeller: 2 szárny

20 Áramlás kompakt akadály mögött
Örvények felváltva válnak le, periodikusan. Kármán Tódor, a repülés- tudomány nagy alakja, 1881,Bp. – 1963, USA, L. Edson: Örvények és repülők, Akadémiai, Bp. 1994 Ez a Kármán-féle örvénysor, von Karman vortices

21 A Kármán-féle örvénysor előfordulása
A zászló lobogása Örvények földnyelvek, pillérek mögött; limány A Tacoma-híd ‘lobogása’

22 A Kármán-féle örvénysor előfordulása
Otthon

23 Felhők a Guadalupe-sziget körül

24 Néhány Aleuti -sziget

25 Jan Mayen-sziget északon

26 Örvénysorok kölcsönhatása
Örvények a Kanári-szigetek mögött a felhőrétegben, NASA Örvényút két henger mögött

27 Keveredés A közegtől anyagától eltérő anyag eloszlása az áramlás hatására Szálas szerkezet alakul ki. Minden egyes festékcsepp bonyolult pályán mozog. A kezdetben közeli pontok gyorsan eltávolodnak  káosz.

28 A teljes elkeveredés elérése előtt
Szálas, fraktál mintázatok a káosz következményeként Festék glicerinen, ELTE Kármán Labor Jég Kamcsatka partjai mentén, NASA

29 Szennyezések terjedése
Szintén szálas, fraktál szerkezetek mentén: A Kétöles patak beömlése a Szigligeti-öbölbe, BMKGE, Vízgazdálkodási Tanszék A Dnyeszter, Dnyepper, Don,… szennyezése a Fekete-tengerben,

30 Plankton terjedés Plankton Kármán-féle Plankton Tasmánia körül,
örvénysorban, ELTE Plankton Tasmánia körül, NASA

31 Az izlandi Eyjafjallajökull kitörés:
a vulkáni hamu terjedése a légkörben Haszpra Tímea szimulálása

32 Közegellenállás A közegellenállási erő a test által
keltett örvények erősségével arányos. Nagy sebességnél az örvények szabálytalanok: A test mögött turbulens az áramlás

33 Közegellenállási erő: gömb
Az FD erő függ a v sebességtől: FD/(1/2 ρ U2 A) A turbulencia mértéke hirtelen csökken, a közegellenállási erő a negyedére esik vk -nál. D=30cm esetén, vk =54 km/h. Re=UDρ/η vk ‘Zsinóron húzott labda’ (R. Carlos) Kis Re-re FD=3 π η D U

34 A sima repülés kialakulása, a felhajtóerő
Kutta és Zsukovszkij (1902): A hátsó torlópont a kilépő élre kerül, ekkor ΓKZs=CL (α) AU/2 A felhajtóerő általában FL=ρ U Γ, Γ a cirkuláció

35 Feláramlások

36 Örvénygyűrűk zárásként