Punkt stagnacji

Zdjęcie przedstawiające punkt stagnacji i przyczepiony wir na nierównym połączeniu nasady skrzydła z kadłubem na szybowcu Schempp-Hirth Janus C.

W dynamice płynów punkt stagnacji to punkt w polu przepływu, w którym lokalna prędkość płynu wynosi zero. Liczne, choć zaskakujące, przykłady takich punktów wydają się pojawiać we wszystkich, z wyjątkiem najbardziej ekstremalnych, przypadkach dynamiki płynów w postaci „stanu braku poślizgu ”; założenie, że jakakolwiek część pola przepływu leżąca wzdłuż jakiejś granicy składa się wyłącznie z punktów stagnacji (pytanie, czy to założenie odzwierciedla rzeczywistość, czy jest po prostu matematyczną wygodą, było przedmiotem ciągłej debaty od czasu ustanowienia zasady). The Równanie Bernoulliego pokazuje, że ciśnienie statyczne jest najwyższe, gdy prędkość wynosi zero, a zatem ciśnienie statyczne osiąga maksymalną wartość w punktach stagnacji: w tym przypadku ciśnienie stagnacyjne jest równe ciśnieniu stagnacyjnemu .

Równanie Bernoulliego mające zastosowanie do przepływu nieściśliwego pokazuje, że ciśnienie spiętrzenia jest równe ciśnieniu dynamicznemu plus ciśnienie statyczne. Ciśnienie całkowite jest również równe ciśnieniu dynamicznemu i ciśnieniu statycznemu, więc w przepływach nieściśliwych ciśnienie spiętrzenia jest równe ciśnieniu całkowitemu. (W przepływach ściśliwych ciśnienie stagnacji jest również równe ciśnieniu całkowitemu, pod warunkiem, że płyn wpływający do punktu spiętrzenia zostanie zatrzymany izentropowo ).

Współczynnik ciśnienia

Informacje te można wykorzystać do wykazania, że ​​​​współczynnik ciśnienia ${\ displaystyle C_ {p}}$ punkcie stagnacji wynosi jedność (dodatnia): do

${pp _ {\ infty} \ ponad q_ {\ infty}}}$

Gdzie:

$\ Displaystyle C_ {p}}$ to współczynnik ciśnienia

${\ displaystyle p}$ to ciśnienie statyczne w punkcie, w którym oceniany jest współczynnik ciśnienia

${\ displaystyle p _ {\ infty}}$ to ciśnienie statyczne w punktach odległych od ciało ( ciśnienie statyczne swobodnego strumienia )

to ciśnienie dynamiczne w punktach oddalonych od ciała (ciśnienie dynamiczne swobodnego strumienia) ${\ Displaystyle q_ {\ infty}}$

Ciśnienie stagnacji pomniejszone o ciśnienie statyczne swobodnego strumienia jest równe ciśnieniu dynamicznemu swobodnego strumienia; $dlatego$ współczynnik ciśnienia punktach stagnacji wynosi +1

Warunek Kutty

Na opływowym ciele całkowicie zanurzonym w przepływie potencjalnym znajdują się dwa punkty stagnacji — jeden w pobliżu krawędzi natarcia i jeden w pobliżu krawędzi spływu. Na ciele z ostrym punktem, takim jak krawędź spływu skrzydła , warunek Kutta określa , że ​​w tym punkcie znajduje się punkt stagnacji. Linia prądu w punkcie stagnacji jest prostopadła do powierzchni ciała.

Zobacz też

• Przepływ punktu stagnacji