코앤 ă 효과

Coandă effect
탁구공은 사선 기류 속에서 잡힙니다. 이것은 Co 및 ă 효과를 보여주는 것입니다. 공이 공기 흐름의 아래쪽에 "붙어" 공이 아래로 떨어지는 것을 막습니다. 제트는 전체적으로 볼을 제트 배기 가스와 일정한 거리를 유지하고 중력으로 인해 볼이 날아가는 것을 방지합니다.

Coand ă 효과(/ ˈkw ɑːnd ə/ 또는/ ˈkw æ-/)는 유체 제트가 볼록한 표면에 부착된 상태로 유지되는 경향입니다. 메리엄-웹스터(Merriam-Webster)는 "오리피스에서 나오는 유체 분출이 인접한 평평하거나 구부러진 표면을 따라 주변에서 유체를 유입시켜 더 낮은 압력의 영역이 발달하는 경향"이라고 설명합니다.[2]

1910년경 항공기 디자인에 이 현상의 실제 적용을 최초로 인정한 루마니아 발명가 앙리 코안드 ă의 이름을 따서 명명되었습니다. 1936년에 발행된 두 개의 특허에서 처음으로 명시적으로 문서화되었습니다.

디스커버리

현상에 대한 초기 설명은 1800년 왕립학회에서 한 강연에서 토마스 에 의해 제공되었습니다.

블로우 파이프에서 나오는 공기 흐름을 향해 촛불의 불꽃을 재촉하는 측압은 아마도 장애물 근처에서 공기의 흐름이 쉽게 변하도록 하는 압력과 정확히 유사할 것입니다. 가느다란 공기 흐름이 수면 위에 만들어내는 딤플에 표시를 합니다. 볼록한 몸체를 개울가에 접촉시키면 딤플이 있는 곳은 즉시 전류가 몸체 쪽으로 편향됨을 보여줍니다. 그리고 만약 몸체가 모든 방향으로 자유롭게 움직일 수 있다면 전류 쪽으로 촉구될 것입니다.[b]

100년 후, Henri Coand ă는 자신이 설계한 특이한 엔진을 장착한 Coand ă-1910 항공기로 실험하는 동안 효과의 응용을 확인했습니다. 모터 구동 터빈은 뜨거운 공기를 뒤로 밀어 넣었고, Coand ă는 공기 흐름이 근처 표면에 끌리는 것을 발견했습니다. 1934년 코와 ă는 프랑스에서 "유체를 다른 유체로 편차시키는 방법 및 장치"에 대한 특허를 취득했습니다. 그 효과는 "볼록한 벽 근처의 다른 유체를 관통하는 유체의 평면 제트의 편차"로 설명되었습니다. 코안드 ă 효과를 명시적으로 언급한 최초의 공식 문서는 앙리 코안드 ă의 1936년 특허 2건입니다. 이 이름은 공기역학 문제에 대해 코안드 ă와 오랜 과학적 관계를 맺어온 선도적인 공기역학자 시어도어카르만(Theodore von Karmán)에 의해 받아들여졌습니다.

메카니즘

Co 및 ă 효과를 담당하는 메커니즘을 설명하는 다이어그램
Co 및 ă 효과를 활용하여 양력(또는 측면이 90° 기울어진 경우 전진)을 생성하는 일반적인 엔진의 다이어그램입니다. 엔진은 대략 총알이나 뒤집힌 그릇 모양이며, 총알 상단 근처의 원형 슬릿에서 수평으로 유체가 배출됩니다. 슬릿의 하단 가장자리에서 작은 단계를 수행하면 유체가 슬릿을 빠져나가는 지점 바로 아래에서 저압 와류가 발생합니다(그림 5 참조). 이때부터 Co 및 ă 효과로 인해 유체 시트가 엔진의 곡선 외부 표면에 달라붙게 됩니다. 주변 유체가 탄환 위를 흐르는 하천으로 유입되면 탄환 위의 낮은 압력 영역이 발생합니다(도 1~5). 이는 탄환 아래의 주변("높은") 압력과 함께 탄환의 정점 방향으로 상승 또는 수평으로 장착된 경우 전진 운동을 유발합니다.[7]

공기의 자유로운 분출은 공기 분자를 바로 주변에서 유입시켜 분출 주위에 낮은 압력의 축대칭 "튜브" 또는 "슬리브"를 발생시킵니다(그림 1 참조). 이 저압 튜브에서 발생하는 결과적인 힘은 수직 흐름 불안정성의 균형을 이루게 되고, 이는 제트를 직선으로 안정화시킵니다. 그러나 고체 표면이 제트와 거의 평행하게 배치된 경우(그림 2), 고체 표면과 제트 사이에서 공기가 유입(따라서 제거)되면 제트의 "열린" 쪽의 저압 영역만큼 빠르게 균형을 맞출 수 없는 제트 쪽의 공기압이 감소합니다. 제트 전체의 압력 차이로 인해 제트는 가까운 표면을 향해 이탈한 다음, 제트에 밀착하게 됩니다(도 3).[7][8] 제트는 표면 방향의 각각의 (불완전하게 작은) 점진적인 변화가 표면을 향한 제트의 초기 굽힘에 대해 설명된 효과를 가져오기 때문에 곡선 표면에 훨씬 더 잘 부착됩니다(도 4).[8][9] 표면이 너무 급격하게 휘어지지 않으면 적절한 상황에서 제트는 원통형으로 휘어진 표면을 중심으로 180°를 흘러도 표면에 달라붙어 초기 방향과 반대 방향으로 진행할 수 있습니다. 제트의 흐름 방향에 이러한 변화를 일으키는 힘은 제트가 흐르는 표면에 대등한 반대의 힘을 일으킵니다.[8] 이러한 Co 및 ă 효과 유도력은 제트의 방향과 제트가 부착되는 표면에 따라 리프트 및 기타 형태의 운동을 유발하는 데 활용될 수 있습니다. 제트가 그 표면 위로 흐르기 시작하는 지점의 작은 표면 "립"은 제트 흐름 방향의 초기 편차를 증가시킵니다(그림 5). 이는 입술 뒤에 낮은 압력의 소용돌이가 형성되어 표면으로 침하를 촉진하기 때문입니다.[7]

Co 및 ă 효과는 모든 유체에서 유도될 수 있으므로 물과 공기에서도 동일하게 효과적입니다. 가열된 에어포일은 항력을 크게 감소시킵니다.[10]

존재조건

초기 자료는 효과에 대한 상세한 설명을 도출하는 데 필요한 이론적, 실험적 정보를 제공합니다. Coand ă 효과는 자유 또는 벽 제트에서 곡선 벽을 따라 발생할 수 있습니다.

앞 절의 왼쪽 이미지: "Co 및 ă 효과의 메커니즘", T의 용어로 설명한 효과. 영(Young)은 "장애물 근처에서 공기의 전류가 쉽게 변하도록 하는 측압"으로 오리피스에서 나오는 자유 제트와 주변의 장애물을 나타냅니다. 주변 압력에서 난류 혼합이 발생하는 반대쪽의 경우와 같이 주변에 장애물이 없을 때는 압력이 낮은 영역이 발생하지 않고 오리피스에서 자유 제트가 나와 제한된 접근으로 제한된 환경에서 유체를 유입하는 경향이 포함됩니다.

오른쪽 이미지에서 효과는 곡선 벽을 따라 벽 제트로 발생합니다. 여기 오른쪽 이미지는 두 평행 평면 벽 사이의 2차원제트를 나타냅니다. 여기서 "장애물"은 평평한 수평 직사각형 오리피스에 이은 1/4 원통 부분이므로 벽을 따라 주변에서 유체가 전혀 유입되지 않고 주변 공기와 난류 혼합 상태에서 반대쪽으로만 유입됩니다.

월제트

실험을 이론적 모델과 비교하기 위해 반지름(r)의 원형 벽을 따라 폭(h)의 2차원 평면 벽 제트를 참조합니다. 벽 제트는 표면 압력과 혼합 영역의 외부 압력이 어디에서나 대기압과 같고 경계층이 벽에서 분리되지 않기 때문에 무한반지름이라고 할 수도 있고, 오히려 반지름이 분리되지 않은 지구의 반지름인 평평한 수평 벽을 따라갑니다.

반경(r = 12 cm)의 원형 곡선 벽을 따라 폭(h)의 난류성 공기 분출(레이놀즈 수 = 10)을 편향하는 표면 압력 측정. 노즐에서 공기가 빠져나가는 지점의 국부적인 영향으로 인해 압력이 제트의 원점보다 먼저 떨어지기 시작합니다. h/r 비율(벽의 곡률 반경에 대한 제트의 폭의 비율)이 0.5 미만인 경우, 실제 Coand ă 효과가 관찰되며, 제트가 벽의 끝에 도달할 때까지 곡선 벽을 따라 벽 압력이 이 낮은 수준(주변 압력 이하)으로 유지됩니다(압력이 빠르게 주변 압력으로 돌아갈 때). h/r 비율이 0.5 이상이면 제트의 원점에서 국부적인 효과만 발생하고, 그 후 제트는 즉시 벽에서 분리되며 Coand ă 효과는 없습니다. Kadosch의 실험실, SNECMA에서 Kadosch와 Liermann의 실험.[11]

반경이 훨씬 작은 경우(오른쪽 이미지에서 12cm) 제트의 외부 압력과 벽면 압력 사이에 가로 방향 차이가 발생하여 상대 곡률인 h/r에 따라 압력 구배가 생성됩니다. 이 압력 구배는 제트가 점진적으로 발생하는 원점 전후의 영역에서 나타날 수 있으며, 제트 경계층이 벽에서 분리되는 지점에서 벽 압력이 대기압에 도달하는 지점(횡방향 구배가 0이 됨)에서 사라질 수 있습니다.

1956년 다양한 제트 폭(h)에서 레이놀즈106 난류 에어 제트로 실험한 결과 제트 원점에서 일련의 수평 거리에서 원형으로 휘어진 벽 반경(r)을 따라 측정된 압력이 표시됩니다(오른쪽 그림 참조).[11][12]

임계 h/r 비율 0.5 이상에서는 제트 원점의 국부적 효과만 곡선 벽을 따라 18°의 작은 각도로 확장됩니다. 그런 다음 제트는 곡선 벽에서 즉시 분리됩니다. 따라서 Coand ă 효과는 여기서 볼 수 없고 국부적인 부착물만 볼 수 있습니다. 대기압보다 작은 압력이 9°의 작은 각도에 해당하는 거리를 따라 벽에 나타나고, 이어서 이 압력이 경계층 분리 시 대기압까지 증가하는 9°의 동일한 각도로 나타납니다. 이 양의 종방향 기울기를 적용합니다. 그러나 h/r 비율이 임계값 0.5보다 작으면 제트의 원점에서 볼 수 있는 벽에 측정된 주변 압력보다 낮은 압력이 벽을 따라 계속됩니다(벽이 끝날 때까지, 오른쪽 그림 참조). 이는 제트가 기존의 벽 제트처럼 "거의 일정한 압력으로" 벽에 달라붙어 있기 때문에 "진정한 Coand ă 효과"입니다.

1954년[13] Woods가 원 벽을 따라 비점류 흐름을 계산한 결과 벽의 분리점까지 곡률 h/r 및 주어진 편향각을 갖는 비점류 해가 존재하며, 여기서 표면 압력 곡선의 무한한 기울기와 함께 특이점이 나타납니다.

벽 제트의 원형 벽을 따른 압력 분포.

상대 곡률 h/r의 각 값에 대해 이전의 실험에서 발견된 이격에서의 각도를 계산에 도입하고, 여기서의 이미지는 최근에 획득되었으며,[14][self-published source?] 비스캔드 해로 표현되는 관성 효과를 보여줍니다: 계산된 압력 필드는 노즐 외부에서 위에서 설명한 실험과 유사합니다. 흐름 곡률은 T에 의해 설명된 바와 같이 오직 횡방향 압력 구배에 의해 발생합니다. 어리다. 그러면 점도는 벽을 따라 경계층을 생성하고 기존의 벽 제트와 같이 주변 공기와 난류 혼합을 합니다. 단, 이 경계층은 최종 주변 압력과 벽을 따라 더 작은 표면 압력 사이의 차이의 작용 하에 분리된다는 점을 제외하고는 말입니다. 반 다이크([15]Van Dyke)에 따르면, 리프트(Lift)에서 인용된 바와 같이, 그의 방정식(4c)의 유도는 또한 흐름 회전에 대한 점성 응력의 기여가 무시할 수 있음을 보여줍니다.

대안적인 방법은 비점압장을 받는 경계층이 분리되는 편향각을 계산하는 것입니다. 분리 각도를 h/r과 레이놀즈 수의 함수로 제공하는 대략적인 계산이 시도되었습니다.[12] 결과는 이미지에 보고됩니다. 예를 들어, h/r = 0.25에 대해 측정된 60°가 아닌 54°로 계산됩니다. 더 많은 실험과 더 정확한 경계층 계산이 바람직할 것입니다.

2004년 원형 벽을 따라 벽 제트를 사용하여 수행된 다른 실험은 Coand ă 효과가 층류에서 발생하지 않으며 작은 레이놀즈 수에 대한 임계 h/r 비율은 난류 흐름에 대한 것보다 훨씬 작습니다. 레이놀즈 수가 500이면 h/r = 0.14까지, 레이놀즈 수가 100이면 h/r = 0.05까지입니다.

프리제트

L. C. Woods는 또한 첫 번째 접촉 A와 B에서의 분리 사이의 반지름 r의 원형 원통형 표면을 중심으로 편향된 폭 h의 자유 제트의 무감각한 2차원 흐름을 계산했는데, 여기에는 편향각 θ이 포함됩니다. 상대 곡률 h/r각도 θ의 어떤 값에 대해서도 해가 존재합니다. 또한 자유 제트의 경우 방정식을 닫힌 형태로 풀 수 있어 원형 벽을 따라 속도 분포를 제공합니다. 그런 다음 베르누이 방정식을 사용하여 표면 압력 분포를 계산합니다. 주위 압력에서 자유 유선형을 따라 압력(p)과 속도(v)를 주목하고 벽을 따라 A에서 0, B에서 θ인 각도를 γ해 보자. 그러면 속도(v)는 다음과 같습니다.

상대 곡률 h/r과 동일한 값을 사용하여 원통형 표면을 둘러싼 제트의 표면 압력 분포와 여기서 우측의 이미지에 보고된 벽 제트와 동일한 각도 θ을 갖는 이미지가 설정되었습니다: 참고문헌 (15) p에서 확인할 수 있습니다. 104 그리고 두 이미지 모두 상당히 유사합니다. 자유 제트의 Co와 ă 효과는 관성이며 벽 제트의 Co와 ă 효과와 같습니다. 그러나 해당 표면 압력 분포에 대한 실험적인 측정은 알려져 있지 않습니다.

1959년 Bourque와 Newmann의[17] 실험은 저압 와류가 제한된 분리 기포를 둘러싸서 오프셋 평행판에 2차원 난류 제트가 다시 부착되는 것에 관한 것이며, 또한 2차원 제트에 이어서 비스듬히 기울어진 단일 평판에 대한 것입니다. 벽 제트의 경험을 묘사하는 여기 오른쪽 그림의 원형으로 휘어진 벽 대신: 제트는 판에서 분리된 다음 주변 유체가 갇히고 압력이 낮아지면 판 쪽으로 휘어지며 결국 분리 기포를 둘러싸는 것입니다. 각도가 62° 이상이면 제트는 자유 상태를 유지합니다.

Coand ă에 의해 제안된 기하학적 구조인 이 마지막 사례에서, 발명자의 주장은 제트가 편향될 때 주위로부터의 제트에 의해 유입되는 유체의 양이 증가한다는 것인데, 이는 내연기관의 소기를 개선하고 날개의 최대 양력 계수를 증가시키는 데 이용되는 특징입니다. 아래의 신청서에 표시된 바와 같이.

표면 압력 분포와 재부착 거리는 두 경우 모두 타당하게 측정되었으며, 분리 기포 내 평균 압력, 재부착 위치 및 오리피스로부터의 체적 흐름 증가에 대한 두 가지 근사 이론이 개발되었습니다: 실험과의 일치는 만족스러웠습니다.

적용들

항공기

Coand ă 효과는 항공기다양한 고리프트 장치에 적용되며, 날개 위를 이동하는 공기는 플랩과 날개 상단의 곡면 위로 불어오는 제트 시트를 사용하여 지면을 향해 "아래로" 휘어질 수 있습니다. 흐름이 휘어지면 공기역학적 양력이 발생합니다.[18] 날개 위의 포드(pod)에 장착된 고속 제트 엔진의 흐름은 경계층의 전단 흐름에서 속도 구배를 극적으로 증가시켜 증가된 양력을 생성합니다. 이 속도 구배에서는 입자가 표면에서 날아가 압력을 낮춥니다. 코와 ă의 연구, 특히 그의 "Aerodina Lenticular ă"에 대한 연구를 면밀히 따르면서, 아브로 캐나다의 존 프로스트도 그 효과를 연구하는데 상당한 시간을 보냈습니다. 공기가 비행기 외부에 고리 모양으로 빠져나가고 플랩 모양의 고리에 "부착"되어 지시되는 일련의 "inside 아웃" 공기부양정 같은 비행기로 이어집니다.

1958년 아브로 캐나다 공장에서 준비중인 최초의 아브로카

이것은 전통적인 공기부양정 디자인과는 달리, 공기를 중심 영역인 플레넘으로 불어 넣고 직물 "스커트"를 사용하여 아래로 향하게 하는 것입니다. Frost의 디자인 중 하나인 Avro Canada VZ-9 Avrocar만 제작되었습니다.

아브로카(Avrocar, 종종 'VZ-9')는 캐나다의 수직이착륙(VTOL) 항공기로, 냉전 초기에 수행된 미국의 비밀 군사 프로젝트의 일환으로 개발되었습니다.[20] 아브로카는 예상되는 VTOL과 같은 성능을 제공하기 위해 하나의 "터보로터"가 원반형 항공기의 테두리를 배기하는 것으로부터 양력과 추진력을 제공하기 위해 Coand ă 효과를 이용할 의도였습니다. 공중에서, 그것은 비행접시를 닮았을 것입니다. 두 개의 프로토타입은 보다 진보된 미 공군 전투기와 미 육군 전술 전투기 요구사항을 위한 "개념 증명" 테스트 차량으로 제작되었습니다.[21]

1956년 아브로의 미군을 위한 프로젝트 1794는 코안드 ă 효과를 바탕으로 대규모 비행접시를 설계했으며 마하 3에서 마하 4 사이의 속도에 도달할 수 있도록 설계했습니다. 프로젝트 문서는 2012년까지 기밀로 유지되었습니다.

이 효과는 미 공군의 AMST(Advanced Medium STOL Transport) 프로젝트 중에도 실행되었습니다. 효과를 이용하기 위해 보잉 YC-14 (이 효과를 이용한 최초의 현대식), 나사의 조용한 단거리 연구 항공기일본아스카 연구 항공기와 같은 여러 항공기가 제작되었습니다. 날개 상단에 터보팬을 장착하여 낮은 비행 속도에서도 고속의 공기를 제공하지만, 현재까지 이 시스템을 사용하여 생산에 들어간 항공기는 단 한 대뿐입니다. 안토노프 An-72 "Caller"입니다. 신메이와 US-1A 플라잉 보트는 유사한 시스템을 사용하지만, 날개 상단에 있는 4개의 터보프롭 엔진에서 나오는 프롭워시를 저속 리프트로 유도합니다. 더 독특한 점은 강력한 송풍 플랩을 위한 공기를 제공하기 위해 날개 중앙 섹션 내부에 5번째 터보샤프트 엔진을 통합합니다. 이 두 시스템을 추가하면 항공기에 인상적인 STOL 기능이 제공됩니다.

노타르 헬리콥터테일 로터는 Coand ă 엔진(항목 3,6-8)으로 대체됩니다. 1 공기 흡입구. 2 가변 피치 팬. Co 및 ă 슬롯이 있는 3 테일 붐. 4 수직 스태빌라이저. 5 직접 제트 추진기. 6 다운워시. 7 순환조절 테일붐 단면 8 토크 방지 리프트.
블랙번 버커니어 항공기의 모습입니다. 날개, 테일플레인 및 트레일링 에지 플랩/에일러론의 앞쪽 가장자리에 있는 송풍 슬롯이 강조 표시됩니다. 이러한 공기역학적 특징은 날개 위의 Co 및 ă 기류에 기여합니다.
C-17 글로브 마스터 III에는 엔진 흐름의 일부가 플랩 슬롯을 통과하여 Coand ă 효과에 의해 상부 표면을 뒤집어지도록 플랩이 외부로 송풍되었습니다.

실험용 맥도넬 더글러스 YC-15와 그 생산 파생 모델인 보잉 C-17 글로브마스터 III도 이 효과를 사용합니다. 노타르 헬리콥터는 기존의 프로펠러 테일 로터를 Coand ă 효과 테일로 대체합니다(왼쪽 그림).

ACHEON EU FP7 프로젝트에서 생산된 과학 문헌을 통해 Co 및 ă 효과에 대한 더 나은 이해를 얻을 수 있었습니다. 이 프로젝트는 Co 및 ă 효과의 효과적인 모델링을 위해 특정 대칭 노즐을 사용하고, 그 효과를 기반으로 혁신적인 STOL 항공기 구성을 결정했습니다. 이 활동은 터보기계 분야에서 Dragan에 의해 확장되었으며, Rumania Comoti Research Center의 터보기계 관련 연구를 통해 회전하는 블레이드의 모양을 보다 최적화하기 위한 목적으로 수행되었습니다.[29][30]

Coand ă 효과의 실용적인 용도는 경사형 수력 발전 스크린에 사용되며, 이 스크린은 터빈으로의 입력 흐름에서 파편, 물고기 등을 분리합니다. 경사로로 인해 기계적인 클리어링 없이 스크린에서 파편이 떨어지며, Co 및 ă 효과를 최적화한 스크린의 와이어로 인해 스크린을 통해 펜스톡으로 물이 흘러 터빈으로 물이 전달됩니다.

Co 및 ă 효과는 자동차 윈드실드 와셔의 이중 패턴 유체 디스펜서에 사용됩니다.

진동 유량계의 작동 원리도 Coand ă 현상에 의존합니다. 유입되는 액체는 두 개의 "섬"이 있는 챔버로 들어갑니다. Coand ă 효과로 인해 본류가 갈라져 섬들 중 하나 아래로 들어갑니다. 이 흐름은 다시 메인 스트림으로 흘러 들어가 다시 두 번째 섬 방향으로 갈라집니다. 이 과정은 액체가 챔버를 순환하는 한 반복되어 액체의 속도와 결과적으로 미터를 흐르는 물질의 부피에 정비례하는 자체 유도 진동이 발생합니다. 센서는 이 진동의 주파수를 감지하여 통과하는 볼륨을 생성하는 아날로그 신호로 변환합니다.[33]

공조

에어컨에서는 Co 및 ă 효과를 이용하여 천장에 장착된 디퓨저의 송구량을 증가시킵니다. Co 및 ă 효과로 인해 디퓨저에서 배출되는 공기가 천장에 "접착"되기 때문에 디퓨저가 주변 천장 없이 자유 공기에 장착된 경우보다 동일한 배출 속도로 낙하하기 전에 더 멀리 이동합니다. 배출 속도가 낮다는 것은 소음 수준이 낮다는 것을 의미하며, 가변 공기량(VAV) 공조 시스템의 경우 턴다운 비율이 더 높다는 것을 의미합니다. 천장에 더 긴 접촉 길이를 제공하는 선형 디퓨저슬롯 디퓨저는 더 큰 Co 및 ă 효과를 나타냅니다.

건강관리

심혈관 의학에서 Co와 ă 효과는 태아 우심방에서 분리된 혈액 흐름을 설명합니다. 또한 편심 승모 역류 제트가 인접한 좌심방 벽 표면을 따라 끌리고 분산되는 이유도 설명합니다(심초음파 색도플러 조사에서 볼 수 있는 "벽 허깅 제트"라고 함). 이것은 임상적으로 관련이 있습니다. 왜냐하면 이러한 편심 벽 허깅 제트의 시각적 영역(및 따라서 심각도)은 더 쉽게 보이는 중앙 제트에 비해 종종 과소 평가되기 때문입니다. 이러한 경우 승모판 역류의 중증도를 정량화하기 위해 근위 등속도 표면적(PISA) 방법과 같은 체적 방법이 선호됩니다.

의학에서는 인공호흡기에 Co 및 ă 효과를 사용합니다.

기상학

기상학에서는 농업과 식생에 미치는 영향이 주목된 카르파티아 산맥과 트란실바니안 알프스 등 산맥에서 흘러나오는 일부 기류에도 코안드 ă 효과 이론이 적용됐습니다. 프랑스 론 계곡과 알래스카 빅델타 부근에서도 영향을 미치는 것으로 보입니다.[38]

오토레이싱

Formula One 자동차 경주에서 Coand ă 효과는 2011년 Adrian Newey(레드불 팀)가 처음 선보인 후 McLaren, Sauber, Ferrari 및 Lotus 팀에 의해 활용되었으며, 이는 자동차 후방의 다운포스를 증가시키기 위해 배기 가스가 리어 디퓨저를 통과하도록 방향을 전환하는 데 도움을 줍니다. FIA가 2014년 포뮬러 시즌부터 설정한 규정의 변경으로 인해, 자동차 배기 가스가 바로 뒤에 위치한 공기역학적 효과에 기여하도록 의도된 차체를 가지고 있지 않아야 한다는 의무 요구 사항 때문에, 배기 가스를 Co 및 ă 효과를 사용하도록 방향을 전환하려는 의도는 부정되었습니다.

플루이딕스

유체학에서는 Coand ă 효과를 사용하여 쌍안정 멀티바이버를 구축했으며, 여기서 작동 스트림(압축 공기)이 이런저런 곡선 벽에 달라붙어 제어 빔이 벽 사이에서 스트림을 전환할 수 있습니다.

믹서

Co 및 ă 효과는 혼합기에서 두 가지 다른 유체를 혼합하는 데도 사용됩니다.

데모

Coand ă 효과는 작은 공기 분사를 탁구공 위에서 비스듬히 위로 향하게 함으로써 입증될 수 있습니다. 제트는 공 주위의 공기의 (방사형) 가속도(느리고 회전하는)로 인해 공의 위쪽 표면으로 끌려가 그 주위를 휘어잡습니다. 공기 흐름이 충분하기 때문에 이 운동량 변화는 무게를 지탱하는 공에 대한 동등한 힘과 반대의 힘으로 균형을 이루게 됩니다. 이 시연은 배출구를 파이프에 부착하고 각도를 맞춰 위쪽을 겨냥할 수 있는 경우 가장 낮은 설정의 헤어드라이어 또는 진공 청소기를 사용하여 수행할 수 있습니다.

일반적인 오해는 수돗물이 시냇물에서 가볍게 잡은 숟가락의 등 위로 흘러들어가 숟가락을 시냇물로 끌어당길 때 Coand ă 효과가 입증된다는 것입니다(를 들어, Massey 1979, 그림 3.12는 실린더 주위의 물의 편향을 설명하기 위해 Coand ă 효과를 사용합니다). 그 흐름이 위의 탁구공 위의 공기 흐름과 매우 비슷해 보이지만(공기 흐름을 볼 수 있다면), 그 원인은 사실 Coand ă 효과가 아닙니다. 여기서, 공기로의 물의 흐름이기 때문에, 주위의 유체(공기)가 제트(물의 흐름)로 유입되는 일은 거의 없습니다. 특정 시연은 표면장력에 의해 지배됩니다(McLean 2012, 그림 7.3.6에 따르면 물의 편향은 "분자의 인력과 표면장력을 실제로 보여줍니다.").

또 다른 시연은 예를 들어 역방향으로 작동하는 진공 청소기에서 실린더 주위를 접선으로 통과하여 공기 흐름을 유도하는 것입니다. 쓰레기 바구니가 잘 작동합니다. 공기 흐름은 실린더를 "감고" 있는 것처럼 보이며 유입되는 흐름으로부터 180° 이상에서 감지할 수 있습니다. 적절한 조건, 유속, 실린더의 무게, 실린더가 위치한 표면의 매끄러움, 실린더가 실제로 움직입니다. 실린더는 Bernoulli 효과의 잘못된 적용이 예측할 수 있는 것처럼 흐름으로 직접 이동하는 것이 아니라 대각선으로 이동합니다.

Coand ă 효과는 불이 붙은 양초 앞에 캔을 놓음으로써 증명할 수도 있는데, 이것은 사람의 시선이 캔의 꼭대기를 따라 있을 때 양초 불꽃이 그 뒤의 시야에서 완전히 가려집니다. 그런 다음 캔을 향해 직접 불면 캔이 "방해"됨에도 불구하고 캔이 꺼집니다. 이는 캔을 향한 기류가 캔 주위를 휘어 여전히 캔을 끄려고 캔에 도달하기 때문이며, Coand ă 효과에 따라 캔을 꺼냅니다.

발생한 문제

Co와 ă 효과의 공학적 사용은 장점뿐만 아니라 단점도 있습니다.

해상 추진에서는 Co 및 ă 효과에 의해 프로펠러나 추진기의 효율이 심각하게 저하될 수 있습니다. 프로펠러에 의해 생성된 용기에 가해지는 힘은 프로펠러를 빠져나가는 워터 제트의 속도, 부피 및 방향의 함수입니다. 특정 조건(예를 들어, 선박이 물을 통해 이동할 때)에서 Coand ă 효과는 프로펠러 제트의 방향을 변경시켜 선박의 선체 모양을 따르도록 합니다. 선박 뱃머리에 있는 터널 추진기의 측면 힘은 전진 속도에 따라 급격히 감소합니다.[c] 측면 추력은 약 3노트 이상의 속도에서는 완전히 사라질 수 있습니다.[43] 대칭적으로 형성된 노즐에 Coand ă 효과를 적용하면 공진 문제가 발생합니다.

참고 항목

참고문헌

메모들

  1. ^ "코안다 효과는 1910년에 헨리 코안드 ă라는 수학자이자 공학자에 의해 처음으로 관찰된 현상입니다. 그는 사각형의 노즐에서 공기가 뿜어져 나오면 노즐 출구와 연결된 경사진 평판에 공기가 달라붙는 것을 발견했습니다. 이어 노즐과 평판 사이에 날카로운 각도가 필요하다는 점을 강조하며, Co와 ă는 이전과 각각 날카로운 각도로 일련의 편향된 표면에 이 원리를 적용하여 180개에 달하는 각도를 통해 흐름을 전환하는 데 성공했습니다. 그는 "곡면 위에 유체 분출이 지나가면 표면을 따라 구부러져 많은 양의 공기를 끌어들인다"고 말했고, 이 현상은 코안드 ă 효과로 알려지게 되었습니다.(Lubert 2011, 페이지 144–153)
  2. ^ 에어 제트의 압력은 실제로 대기의 압력을 보충하는 것입니다. 해수면 14.7psi에서 물이나 다른 액체들이 매끄럽게 놓여지는 대기압 프레스. 물의 일부에 바람을 불어주면 압력이 약간 증가하여 물이 자연스럽게 멀어집니다. 액체 위에 평행한 불꽃을 향하게 하거나 촛불을 거의 심지에 담그면 불꽃의 열이 물을 누르는 대기압 압력을 감소시킴에 따라 액체가 약간 상승하는 것을 볼 수 있습니다. 불꽃이 뜨겁고 표면에 가까울수록 더 큰 효과를 볼 수 있습니다.(젊은 1800)
  3. ^ 이 문제는 유체역학적 관점에서 특별히 최적화된 프로펠러와 선체 모두의 정확한 설계로 해결할 수 있습니다. (Lehn 1992)

인용

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원천

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