Table of Contents
مقدمة إلى شركة Wing Surface Porosity in Experimental Aerodynamics
إن التداول المتعمد للسخرية في أسطح الأجنحة يمثل تطورا متطورا في مراقبة طبقة الحدود، إذ يتجاوز المحركات الجوية السلسة التقليدية لاستغلال القدرة على التقلب المصممة، ومن خلال إدماج صفائف من الميكروسكوبيك، أو الفتحات، أو وسائط الإعلام المتقطعة، يتيح الباحثون نقلا جماعيا مراقيا بين السطح المنخفض الضغط السطحي المنخفض، أو بين التدفق الخارجي وغرف التدفق الداخلي.
وتقدم أحدث التطورات في مجال التصنيع الجزئي - بما في ذلك حفر الليزر، والكيماويات الخشنة، والتصنيع المضاف - أنماط السخرية غير المقفلة التي كان من المستحيل إنتاجها في السابق، وهذه القدرات، إلى جانب ديناميات السوائل الحاسوبية العالية الصفة، تتيح للباحثين استكشاف مساحات البارامترات التي تشمل مقياسا للأخشاب، والتصنيع، والارتقاء الجغرافي الداخلي.
أساسيات الثبات السطحي
وتشير سمات سطح الماء إلى الوجود المصمم للثقوب أو الفتحات أو وسائط الإعلام المخروطة عبر سطح مرفع، مما يتيح تدفق الهواء السلبي أو النشط عبر الجلد، وفي التشكيلات السلبية، فإن الفرق في الضغط الطبيعي عبر محركات الجناح ينبع من جانب الضغط إلى جانب الشق، في حين تستخدم النظم النشطة المضخات الداخلية أو خطوط العرض السميكة لتنظيم التدفق الجماعي.
ويسمح هذا المفهوم من بحوث شفط طبقة الحدود في الأربعينات، واستعادة المخروط مع ظهور حفر الليزر، والكيماويات، والتصنيع الإضافي، وكثيرا ما تستخدم الأجنحة التجريبية الحديثة جلدات من البلطينيوم، أو حرائق الفولاذ المتناثرة، أو الألواح المركبة ذات الدفعات الدقيقة التي تحافظ على السلامة الهيكلية مع توفير القدرة على التطاير الدقيق للحجم.
وتتفاعل الأسطح الشائعة مع تدفق الهواء على المستوى الأساسي للمبيد المتألق، وعندما ينزف الهواء من خلال المسامير، فإنه يقذف أو يزيل الكتلة من طبقة الحدود، ويغير مباشرة من سمات السرعة وشدة الاضطراب، وتختلف هذه الآلية عن المولدات الكهربائية أو المشابهة لأنها تغير الحفظ الجماعي على الجدار بدلا من إعادة توزيع الزخم الحساس.
البارامترات الفيزيائية الرئيسية التي تحكم تدفق الثور
ويُعد رقم الدراسية نفسه نسبة القابلية للتأثر إلى مربع طوله غير ذي أبعاد من حيث سهولة انتقال السوائل عبر وسيطة مخروطة، أما بالنسبة للجلدات المصغرة، فإن نطاق الارتفاع إلى مساحتها الإجمالية، وحجم التدفق غير الكافي، وحجم التدفق الخارجي الذي يُطلق عليه: () عدد التدفق التجريبي () فقد أظهر أعلى من ذلك.
Aerodynamic Principles: Lift and Drag
وتنشأ الرفع على جناح ما أساساً عن الفرق بين السطحين الأدنى والأعلى، المدمجين على منطقة التنظيف، وفي نظرية الرفع السلس، يرتفع مستوى الرفع بشكل متواز مع زاوية الهجوم إلى حين انتهاء التدفق بالقرب من المهبط أو المحركات الرئيسية، ويتألف السحب من عدة عناصر: جر الإجهاد الناجم عن الجلد من الضغط على الجدار، أو الضغط أو الشكل الناجم عن توزيع الضغط على الهواء (وبخاصة عندما يفصل السحب).
إن أي جهاز يؤخر التعطل ويحافظ على التدفق المعلق في زوايا أعلى من الهجوم يمكن أن يزيد من معامل رفع الحد الأقصى، ولكن في كثير من الأحيان بتكلفة زيادة الاحتكاك الجلدي أو الجر الشائك، وتستلزم السطحات المتأصلة تعقيدا إضافيا: فهي يمكن أن تقلل من جر الريح عن طريق منع أو تأجيل الانفصال، مع تعديل نفق الجلد في الوقت نفسه بسبب الضغط الذي يقترب من الجر.
How Porosity Alters Pressure Distributions and Flow Attachment
وتتوقف آلية الإهوتامية للسخرية على مساواة الضغط والحقن الجماعي، وعلى سطح الرفع التقليدي، يولد الفرق بين السطحين الأدنى والأعلى ارتفاعاً، وعندما تصل المسامير الصغيرة بين هذين الجانبين، فإن جزءاً من الهواء المضغوط من انخفاض مستوى السطح إلى السطح العلوي، مما يقلل من ارتفاع الضغط وييسر مستويات الضغط المعاكسة.
وفي الجزء الأمامي من المرفأ الجوي، يمكن أن تكون المسامعة الخاضعة للرقابة بمثابة خط حدودي موزع إذا كانت الغرفة الداخلية تحفز التدفق الأفقي من السطح إلى المسامير، ويزيل هذا الخزام سوائل منخفضة الطاقة بالقرب من الجدار، ويخفف طبقة الحدود ويؤخر الانتقال من التدفق المضطرب إلى التدفق المضطرب، أو يحول دون حدوث انفجار في الجزء الأمامي من التدفق.
ويكشف قياسات قياسات قياسات قياسات الأشعة فوق البنفسجية على نماذج الجناح المخروط أن توزيع الضغط السطحي يصبح أكثر شبهاً عند نقطة الارتفاع عندما يكون النزيف السلبي نشطاً، وأن ذروة الشق بالقرب من الطرف الرئيسي تقل بشكل معتدل، وتخفض قليلاً من المصعد النظري في زاوية معينة، ولكن التدفق الأكثر إراقة يسمح بالوصول إلى زاويات أعلى قبل أن يُفضي في نهاية المطاف إلى الحد الأقصى من معامل الرفع.
تعديل الحدود من خلال الترجمة
ويمكن وصف التفاعل بين الطائرات المسببة للثورة وطبقة الحدود من خلال سرعة التحول، وعندما يكون سرعة التحول موجهة إلى الخارج (الإنتفاضة)، فإنه يضيف زخماً إلى منطقة قريبة من الجدران، ولكنه يسمّخ أيضاً طبقة الحدود، ويحتمل أن يزيد احتكاك الجلد، وعندما يكون موجهاً نحو الاضطرابات، فإنه يخفف من طبقة الحدود ويقلل من الاحتكاك الجلدي، ولكنه يتطلب تغييراً في الطاقة.
الأدلة التجريبية على تحسين الرفع
كما أن التحقيقات في النفق الشتوية التي أجريت في نيكا 0012، وأجهزة البث عبر الأوعية المجهزة بجلود التيتانيوم التي تُدفع بالليزر قد وثقت تغييرات كبيرة في منحنىات الرفع، كما أن تجربة تمثيلية في جامعة ساوثامبتون قد اختبرت قسماً من الجناحين، حيث تم توزيع 3 في المائة من المطاط المفتوح من 40 في المائة إلى 90 في المائة من الكيلوغرامات، وأشارت النتائج إلى زيادة قدرها 12 في المائة في الحد الأقصى من معامل التر المرفيع التدريجي.
وقد استخدمت تجارب أحدث في جامعة براونشفيغ التقنية () إدخالاً غير مرئية متعددة الازدحام بالقرب من الطرف الرائد على جهاز محرك جوي منخفض الوصل (Reynolds = 000 100) وقد حققت التشكيلة المخروطية معاملاً أقصى للرفع يبلغ 45 1 مقارنة بـ 1.12 للخط الأساس، مع الحد في الوقت نفسه من زاوية المماطلين.
التأخير في الانفصال والتسلسل
ويحدث انفصال منخفض عندما تفتقر طبقة الحدود إلى طاقة حركية كافية للتغلب على درجة الضغط المعاكسة على الجزء الخلفي من الهواء، ويدخل النزيف البشع زخما إضافيا من خلال تأثيرين تكميليين، أولا، يخلق التدفق الجماعي من خلال المسامير طائرات محلية تُعيد تضخم طبقة التباطؤ، ثانيا، يُغيّر السطح الخردل الضغط الذي يُنَزُ نفسه عن طريق الحد من التفاوت في الضغط.
وفي انخفاض أعداد روينولدز التي تُعد عادة من المركبات الجوية الصغيرة (من 000 50 إلى 000 200)، تهيمن فقاعات الفصل المتين على سلوك المماطلة، وتُجري التجارب في مركز بحوث لانغلي التابع للشركة () حيث تُستخدم المماطلات الرئيسية المصنّعة على نحو مضاف، مما يدل على أن المسامير السلبية يمكن أن تُكب فقاعة على السطح الأعلى، مما يؤدي إلى تحويل الآثار المترتبة على المصعد حاد.
الانتقال إلى الجرعة
وفي حين أن الزيادات القصوى في المصعد هي مناشد، فإن القياس الأكثر عملية لأداء الطائرات يظل نسبة الرفع إلى الدراجة، ويجب أن تُعامل معالجة كبيرة لتحسين درجة الحرارة عند المدى التشغيلي لزاوية الغلاف الجوي، وفي دراسة ملحوظة تنشر في AIAA Journal[Fpoint:1]، استخدم الباحثون قسماً من الأشعة الوراثية لزيادة الشكل الأمثل للمواضيع.
آليات خفض السحب والمبادلات
إن تأثير السخرية على السحب الكلي معقد ومعتمد على النظام، إذ إن السخرية السلبية، عند انخفاض السرعة والزوايا المعتدلة، يمكن أن تقلل من الضغط عن طريق تشجيع التدفق المرفق وتضييق الحوادث، وقد تبين أن قياسات توازن قوة النفق على جناح مطاطي متخلف (AR=4) في Re=500،000، قد انخفضت بنسبة 15 في المائة في إجمالية في ظروف ما قبل التركيب الصلب، إلا أنها تعزى أساسا إلى زيادة في الحد من السحب من السائل.
ويزداد الاحتكاك بسبب اندلاع الغضب يعطل المظلة الفرعية المتأصلة ويولد دواماً من الطيف يعزز تبادل الزخم بالقرب من الجدار، وقد أظهرت القياسات المباشرة باستخدام أجهزة الاستشعار المتحركة أن معامل احتكاك الجلد المحلية خلف صف من الشرفات يمكن أن يرتفع بنسبة تتراوح بين 20 و40 في المائة مقارنة بسطح سلس، ولذلك يجب على المهندسين أن يوازنوا بين الادخار في الشكل والجزاء المفروميضية.
تأثير القياسات الأرضية والتوزيع
Pore geometry-diameter, shape, spacing, and angle-exerts a first-order influence on drag. Cylindrical holeed normal to the surface are simplest to manufacture but create strong out-flowts that mixly with external layer, increasing turbulent kinetic energy. Incline holes or shaped slots can direct flowngentially
كما أن التركيز على المسامير بالقرب من الطرف المتخلف يؤثر أساسا على استعادة الضغط وسماكة الأيقاظ، مما يتيح تخفيضات كبيرة في الشكل مع محدودية تأثير الاحتكاك الجلدي لأن سرعة التدفق المحلي أقل، ومن ناحية أخرى، فإن الخلاعة التي تُظهر ارتفاعا في الارتفاع يمكن أن تؤدي إلى زيادة فعالية التأخير في تصميمات المطاط ومراقبة فقاعات القاع، ولكنها قد تزيد من الجر في الرحلات السياحية بسبب التحول المبكر.
Wave Drag Reduction at Transonic Speeds
وقد أدت هذه الموجات إلى ارتفاع مستوى الصدمة على السطح العلوي، مما أدى إلى سحب موجات من خلال توليد النسخ، وقد تؤدي الأسطح الشاذة إلى إضعاف هذه الصدمات من خلال تدفّق موجة الصدم، مما أدى إلى زيادة الضغط على مسافة أطول، وقد أدت اختبارات النفق الفائزة على الهواء الفوقي المهيمن إلى انخفاض بنسبة 5 في المائة في الصبغة الأرضية إلى انخفاض بنسبة 12 في المائة في الجر الموصل إلى ماتش.
المواد والتقنيات الصنعية للجرعات البشعة
وتستلزم ترجمة مفاهيم الأجنحة الخبيثة من نماذج النفق الريحي إلى مواد قابلة للطي، تجمع بين القابلية للتأثر بارتفاع معدلات القوة والوزن والقابلية للتأثر بالبيئة، وقد أصبح التدفق المصغر على أغطية البلطانيوم التي تتراوح بين 0.5 و1 ملم المعيار الذي تستخدمه أجنحة البحث ذات السرعة العالية، مما يتيح للثقوب أن تكون صغيرة تصل إلى 50 إلى 100 ميكروغرام مع تداعم بنسبة 8 ميكروغرام.
وتطرح أجنحة الإنشاءات تحديات فريدة لأن الحفر من خلال فيتامينات الألياف الكربونية يمكن أن يعرّض استمرارية الألياف ويؤدي إلى الإنزال، وكثيرا ما تكون البحوث في الظواهر الهجينية التي تُنشر في أسطح الميكروفونات أو المشابهة التي تُجرى في إطارها دراسات متداخلة ذاتية ذاتية ذاتية الارتفاع.
الطائرات التجريبية
وفي حين أن عملية التبني التجاري الواسعة النطاق لا تزال في مرحلة البحث، فإن أجنحة الخلل قد تم اختبارها على عدة منابر تجريبية، وقد شمل برنامج الرش الفائقي الحساسية التابع لوكالة ناسا نزيف سطحي لمكافحة الفصل الناجم عن الصدمة، مما يدل على أن الإباحية النشطة يمكن أن تحسن بدرجة كبيرة هوامش الازدحام التي تصيب الأشعة فوق البنفسجية، وقد جربت المطوّرات الوعية ذات المضغوطة التي تُت بثلاثة.
في عالم الديناميكية الهوائية العالية السرعة، تم اقتراح مفهوم مواجهات الرئة للصدمات في أجنحة التدفق الحرفي في المستقبل، حيث يتيح كمية صغيرة من الهواء تمر عبر الجلد أمام أجنحة الصدمة، يمكن أن تُصب الصدمة في سلسلة من موجات الضغط الأضعف، مما يقلل من الموجات، وقد مول برنامج التزلج النظيفة التابع للاتحاد الأوروبي 5% من السائل المتحرك
التكامل الهيكلي والقدرة على زيادة الضغط
ومن أجل التنفيذ العملي، يجب أن تحمل الجروح المُخلّصة للطائرات المُعدّلة جواً دون تشوهات مفرطة، وقد أظهرت الدراسات التجريبية التي أجريت على ] كلية لندن أن إنشاء الشطائرات التي تحتوي على غطاء خارجي مُربوط بقاعدة سكنية يمكن أن يحافظ على التكتم في الوقت الذي يوفر فيه ما يكفي من قابلية للنزف.
التحديات والاتجاهات البحثية المستقبلية
وعلى الرغم من النتائج التجريبية الواعدة، يجب التغلب على عدة عقبات قبل انتقال أجنحة غير مسموعة إلى طائرات تشغيلية، وحياة الدهن الهيكلي شاغل رئيسي: يمكن لتركيزات الإجهاد حول الخزف أن تقلل من قدرة الجناح تحت الحمل الزراعي، وتشير تحليلات العناصر الحيوية إلى أن الفتنة والتوجه يجب أن يصمما بعناية بمسارات التحميل، كما يلزم اتباع أساليب قوية للتفتيش غير التدميري لكشف النمو في الخدمة.
وما زالت إمكانية إعادة التصنيع عبر لوحات الجناح الكبيرة وما يرتبط بها من أقساط التكاليف تشكل حواجز أمام التبني، ومن المرجح أن تركز البحوث المقبلة على الهياكل الخلاعية الحيوية التي تستمد من ريش الطيور أو جلد القرش، والتي تحقق فوائد متعددة الوظائف دون تعقيد ميكانيكي، كما أن التصورات المتعددة التخصصات التي يسترشد بها الأزواج في تصميمات الهوائية وهياكلها وصنعها ستكون أساسية لإيجاد تشكيلات مصورة عملية وقابلة للطيران.
سلف النماذج الحاسوبية
The use of immersed boundary methods and lattice Boltzmann simulations has enabled researchers to resolve flow through individual pores at reality Reynolds numbers. These simulations reveal that unsteady vortex shedding from each pore can interact with neighboursing pores to produce complex coherent structures. Machine learning techniques are now applied to predict opt optmetric distributions for given flight para conditions, reducing the need for exhaustive
خاتمة
وتشكل الخلايا السطحية التجريبية للجنح نهجا قويا ومغذيا لمراقبة التدفق الجوي، حيث أن الفيزياء الأساسية تنطوي على توازن دقيق بين تخفيف الضغط والعقوبات الأولية المتعلقة بتخصيب الريح، مع وجود حلول متطورة في مجال الإنتاج في مجال الطيران، مع وجود مضاعفات قابلة للقياس في مجال الرفع والتأخير في المسافات، وتراجع في عدد من المحركات المتحركة من حيث التكلفة، مع وجود حلول متطورة في مجال الفيزياء