Hvordan finne den Lift & Drag på en sylinder

To viktige begreper i vitenskapen om aerodynamikk er heisen og dra på en kropp. Heisen er en kraft som virker vinkelrett i forhold til et legeme som beveger seg gjennom et fluid (for eksempel luft), mens drag er kraften som virker i motsatt retning av bevegelsen av objektet, som motstår bevegelsen av objektet. Disse to krefter er avhengig av mange egenskaper til gjenstand i bevegelse gjennom væsken, inkludert formen til et objekt, og begge kan beregnes for en sylinder i et par korte trinn.

Bruksanvisning

Beregning Lift Force i en sylinder

1 Beregn rotasjonshastigheten av sylinderen. Dette gjøres ved å multiplisere spinn av sylinderen ved radien av sylinderen og konstantene 2 og pi. Som et eksempel, anta sylinderen har en radius på 1 meter (m) spinner med en hastighet på 13 radianer per sekund (rad / s, de måleenheter for rotasjon og tid, henholdsvis). Rotasjonshastigheten er funnet ved å multiplisere disse tallene sammen, noe som resulterer i en rotasjonshastighet på 81 meter per sekund (m / s).

2 Beregn vortex styrken av sylinderen. Dette er funnet ved å multiplisere rotasjonshastigheten av radien av sylinderen og konstantene 2 og pi (tilsvarende beregning av rotasjonshastigheten i seg selv). I eksemplet multiplisere rotasjonshastighet på 81 m / s ved en radius på 1 m og konstantene 2 og pi resulterer i en virvelstyrke på 508.9 meter kvadrat per sekund (m ^ 2 / s).

3 Multiplisere virvel styrke som virker på sylinderen ved hastigheten av sylinderen gjennom væsken og densiteten til fluidet. Fortsetter eksempel, anta en lufttetthet på 1,2 kg per liter (kg / l) og en hastighet på 10 meter per sekund, heisen som virker på sylinderen er 6107 Newton.

Beregning av Drag Force på en sylinder

4 Multiplisere diameteren av sylinderen med kvadratet av hastigheten av sylinderen. For eksempel, dersom diameteren av sylinderen er 2 m, og sylinderen beveger seg med 10 m / s, kvadratet av hastigheten er 100 m / s, og produktet av dette med diameteren av sylinderen er 200 m ^ 2 / s. Kall dette resultatet A.

5 Multipliser resultat A av tettheten av fluidet i sylinderen beveger seg gjennom. Dersom sylinderen beveger seg gjennom luft, som har en tetthet på 1,2 kg / L, og produktet av disse tallene er 240 Newton (N). Kall dette resultatet B.

6 Multipliser resultat B ved luftmotstand av sylinderen. For en lang sylinder, er det luftmotstandskoeffisient på 0,87. Multiplisere dette ved å følge B gir 208,8 N. Call dette resultatet C.

7 Dividere resultatet C ved 2. Avsluttende eksempel dividere 208,8 etter 2 gir 104,4 N. Dette er den trekkraften som virker på sylinderen.

Hint

• Når du foretar beregninger med konstanten pi, holde så mange signifikante sifre som mulig (nummeret som er lagret i kalkulatoren bør nok).