Raft Master » Научная библиотека » Нектон. Биология южных морей » Индуктивное сопротивление обтекаемого тела


  • 4-01-2013, 08:26
  • | Views: 904


Индуктивное сопротивление обтекаемого тела

Индуктивное сопротивление обтекаемого тела

Индуктивное сопротивление обусловлено перетеканием жидкости через боковые ребра обтекаемого тела (Патрашев, 1953). Величина индуктивного сопротивления зависит главным образом от относительного поперечного размаха обтекаемого тела, увеличиваясь с его уменьшением.

Для понимания различий между планктоном и нектоном необходимо более детально рассмотреть причины возникновения и закономерности изменения сопротивления формы и сопротивления трения, выражаемых соответственно величинами Схр и Сх/. В случае тел, имеющих более или менее обтекаемую форму, каковыми в типичном случае являются все нектеры, суммарная величина сопротивления складывается в основном из сопротивления трения. Общая форма тела нектеров обычно более всего приближается к хорошо обтекаемым телам вращения, у которых, как известно (Патрашев, 1953), сопротивление трения составляет около 0,9 суммарного сопротивления.

Известно (Прандтль, 1951; Патрашев, 1953; Шлихтинг, 1956, и др.), что сопротивление тел вращения существенно изменяется с изменением числа Рейнолъдса (Re), которое характеризует отношение сил инерции к силам трения.

Re-^r, (3) где I — длина или ширина потока или движущегося тела (в нашем случае — абсолютная длина животного), V — скорость потока или скорость движения тела в какой-то среде (в нашем случае — скорость, с которой движется животное относительно окружающей его воды), v — кинематическая вязкость воды. Если число Рейнольдса мало, значит в потоке преобладают силы вязкости; наоборот, если число Рейнольдса велико, то главную роль в потоке играют силы инерции. Поэтому для крупных и быстро плавающих животных (большие значения Re) решающее значение будут иметь силы инерции, для мелких и медленно плавающих (малые значения Re) — силы вязкости (Алеев, 19596, 1963а).

Показано (Прандтль, 1951; Шлихтинг, 1956), что пограничный слой в разных случаях может оставаться ламинарным до значений Re от 9,0 • 104 до 3,0 • 106, а при дальнейшем увеличении Re он переходит из ламинарного состояния в турбулентное, что чаще всего происходит при Де«5,0-105. Более ранний или более поздний переход пограничного слоя из ламинарного состояния в турбулентное в интервале величин Re от 9,0 • 104 до 3,0 • 106 определяется степенью начальной турбулентности обтекающего потока, формой обтекаемого тела, характером его поверхности — степенью ее шероховатости и некоторыми другими факторами. Величина Re, при которой в данном потоке происходит переход пограничного слоя из ламинарного состояния в турбулентное, называется критической (Revv). Ламинарное состояние пограничного слоя в большинстве случаев энергетически более выгодно, чем турбулентное, поэтому у пелагических животных, движение которых характеризуется критическими или закритическими величинами Re, обычно имеются специальные приспособления, направленные на ламинаризацию пограничного слоя, т. е. предотвращающие его переход в турбулентное состояние. Благодаря наличию таких приспособлений, у нектеров пограничный слой может оставаться ламинарным и при Re> 3,0-10®, иногда, по-видимому,— до Re — 107, что способствует сохранению низких величин суммарного сопротивления движению и рассматривается нами более подробно в главе V.

Из сказанного следует, что при различных числах Рейнольдса приспособления, связанные с поступательным движением в водной среде, будут существенно различны, причем степень этих различий будет пропорциональна различиям в величинах Re. Очевидно, что при малых значениях Re животное должно быть приспособлено к движению в условиях преобладающего влияния сил вязкости, т. е. к движению в относительно вязкой среде при сравнительно малой инерционности процесса движения. Напротив, при больших значениях Re животное должно быть приспособлено к движению в условиях преобладающего влияния сил инерции, т. е. к движению в относительно мало вязкой среде при сравнительно большой инерционности процесса движения. Эти различия в направлении комплекса адаптаций, связанных с движением, в основном и формируют различия между планктоном и нектоном.

Можно, например, говорить о нектонной форме тела гид-робионтов, которая характеризуется сравнительно большим относительным удлинением, общей сглаженностью контуров и отсутствием выступающих деталей и обеспечивает низкие величины гидродинамического сопротивления при плавании (кальмары, пелагические рыбы, китообразные и т. п.). Для планктонной формытела характерна, напротив, расчлененность общего контура, обилие выступающих деталей и плохая обтекаемость, обеспечивающая хороший парашютный эффект и, в то же время, создающая сравнительно высокое сопротивление при поступательном движений (Entomostraca, Schizopoda, медузы, личинки Polychaeta и др.). Нахождение количественного критерия для разграничения по этому признаку планктона и нектона требует более строгого анализа.

Из гидромеханики известно (Прандтль, 1951; Мартынов, 1958, Войт-кунский, 1964, и др.), что сопротивление движению полностью погруженных тел в значительной мере зависит от их относительного удлинения, т. е. от соотношения их длины и диаметра круга, равновеликого площади наибольшего поперечного сечения тела. В нашем случае искомый показатель U относительной толщины тела животного может быть найден как отношение диаметра D круга, равновеликого площади наибольшего поперечного сечения тела животного, к его эффективной длине Lc (Алеев, 1972а): U = = DL71. (4)




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Трудности разграничения планктона и нектона


    Величины удельной поверхности планктона


    Важные морфологические критериии отличия нектон от планктона


    Уменьшение сопротивления движению (ГЛАВА V)


    Увеличение высоты шероховатости

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры