Kolizja powietrza z powierzchnią, efekty lokalne?

Gdy płyn, taki jak powietrze, porusza się z pewną prędkością i „uderzeniami” lub zderza się z powierzchnią:

• Jeśli powierzchnia jest pod kątem, płyn będzie miał tendencję do poruszania się w podobnym kierunku (cokolwiek innego?).
• Jeśli powierzchnia jest prostopadła, płyn będzie miał tendencję do rozpryskiwania się we wszystkich kierunkach (cokolwiek innego?).

Dla ogólnie turbulentnych, laminarnych lub mieszanych warunków przepływu? Powierzchnia ma masę i jest względnie nieruchoma dla celów tego pytania.

W każdym z tych scenariuszy, jakie są (jakościowe) lokalne skutki właściwości fizycznych, takich jak ciśnienie, gęstość itp. Dla warunków przepływu turbulentnego lub laminarnego? Czy podobny do powietrza płyn kompresuje się do gęstszej formy, a lokalny wzrost ciśnienia powoduje, że płyn wchodzi w kontakt z powierzchnią?

Gdy prędkość powietrza jest mniejsza niż około 0,3 Macha, nie ma prawie żadnej zmiany ciśnienia lub gęstości, ponieważ wpływa ona na powierzchnię. Dla przepływów większych niż $ M = 0,3 $ można obliczyć ciśnienie stagnacji, gęstość i temperaturę za pomocą następujących równań:

$$ frac {p_0} {p} = po lewej (1+ frak {gamma - 1} {2} cdot M ^ 2 po prawej) ^ frac {gamma} {gamma -1} $$ $$ fr {rho_0} {rho} = lewe (1+ frak {gamma - 1} {2} cdot M ^ 2 po prawej) ^ frak {1} {gamma -1} $$ $$ frak {T_0} {T} = 1 + frak {gamma - 1} {2} cdot M ^ 2 $$

Gdzie $ M $ jest liczbą macha, a $ gamma jest współczynnikiem pojemności cieplnej. Indeks dolny $ 0 jest wartością stagnacji, a żaden indeks dolny nie jest wartością strumienia swobodnego. Płyn „stagnuje” w punkcie uderzenia o powierzchnię, w którym to momencie jego energia kinetyczna zamienia się w energię cieplną i ciśnieniową, stąd wzrost ciśnienia, gęstości, temperatury itp.

Poza strefą stagnacji nie jest łatwo obliczyć pole przepływu. Przeprowadziłem test w ANSYS Fluent z 80 mm rurą strzelającą powietrzem na litej ścianie 100 mm z prędkością 10 m / s. Liczba Reynoldsa wynosi około 28 000 dla tych warunków. Użyłem modelu naprężeń Reynoldsa do obliczenia turbulencji. Pola ciśnienia i gęstości są w większości stałe, jak należy się spodziewać dla tej prędkości. Pole prędkości jest wykreślone na obrazku poniżej. Możesz zobaczyć powietrze tworząc kilka wirów wzdłuż ściany.

Mam nadzieję, że to da ci kilka rzeczy do przemyślenia dla twojego problemu.