昨夜突發奇想,將火箭的外殼與高爾夫球的凹面聯繫了起來~[s:256]
事不宜遲,抓緊這次YY的機會,我查閱了一些關於高爾夫球凹面的相關資料,找的不多,但是可以大概理解其中的意思~~~
以下是一些轉過來的高爾夫球凹面解釋:
空气对于任何在其中运动的物体,包括高尔夫球,都会施加作用力。把你的手伸出行驶中的车外,可以很容易地说明这个现象。空气动力学家把这个力分成两部分:升力及阻力。阻力的作用方向与运动方向相反,而升力的作用方向则朝上。高尔夫球表面的小凹坑可以减少空气的阻力,增加球的升力。
一颗高速飞行的高尔夫球,其前方会有一高压区。空气流经球的前缘再流到后方时会与球体分离。同时,球的后方会有一个紊流尾流区,在此区域气流起伏扰动,导致后方的压力较低。尾流的范围会影响阻力的大小。通常说来,尾流范围越小,球体后方的压力就越大,空气对球的阻力就越小。小凹坑可使空气形成一层紧贴球表面的薄薄的紊流边界层,使得平滑的气流顺着球形多往后走一些,从而减小尾流的范围。因此,有凹坑的球所受的阻力大约只有平滑圆球的一半。 小凹坑也会影响高尔夫球的升力。一个表面不平滑的回旋球,会像飞机机翼般偏折气流以产生升力。球的自旋可使球下方的气压比上方高,这种不平衡可以产生往上的推力。高尔夫球的自旋大约提供了一半的升力。另外一半则是来自小凹坑,它可以提供最佳的升力。
大多数的高尔夫球有300~500个小凹坑,每个坑的平均深度约为0.025厘米。阻力及升力对凹坑的深度很敏感:即使只有0.0025厘米这么小的差异,也可以对轨迹和飞行距离造成很大的影响。小凹坑通常是圆形的,但其他的形状也可以有极佳的空气动力性能,例如某些公司生产的高尔夫球采用的是六角形。
看完上面的簡介,我們可以得出一個小小的結論~[s:244]
就是凹面的存在,可以使空气形成一层紧贴球表面的薄薄的紊流边界层,使得平滑的气流顺着球形多往后走一些,从而减小尾流的范围,達到減小空氣阻力的目的。
然而,又為什麼在高爾夫球上的凹面,普遍使用的是圓形呢? 思考一下問題就解決了,因為擊球之後,球的自旋方向有無數中可能性,所以圓形較為均衡~ 在這種情況下,對稱度越高,對稱軸越多的圖形將越適合這種自旋方向不定的運動物體。[s:262]
以下是一些3D模擬的截圖和一些紅外傳感器的截圖,截圖來源
XXXXXXXXXXXXXXXXXX/v_show/id_XXXXXXXXXXXXXXXXml[s:254]
前兩幅圖,基本上沒什麼講的,只是模擬出高爾夫球的氣流,但是我們也可以很清楚的看出,高爾夫球的尾流沒有想飛機機翼那樣收攏,而是保持正常壓力。
但是從後兩幅圖中我們可以發現,當氣流加入第一個凹面的後半部分的時候,氣流受到壓力,摩擦並且彈起,當經過第二個凹面的時候,由於內側的低壓,又將氣流吸引,從而形成了一個很薄很薄的空氣帶。
原理基本清楚,但是怎麼才能很好的應用與火箭呢?
個人覺得圓形凹面不一定是最好的選擇!
火箭的加速度主要集中在前進方向,但是也會稍有自旋,所以如何將主要運動發現的氣流彈起形成一個薄空氣帶是非常關鍵的。
可是我不懂空氣動力學,所以就只能YY出幾種可能的方案~ 請高人指點...
可能性1.魚鱗狀凹面
可能性2. 梯鱗凹面
可能性3.六邊形凹面
可能性4.球形凹面
注: 實黑色為突起部分,形狀內的黑色為提升區域。用win7畫板花的,我表示亞曆山大,畫工不咋的~~~
由於火箭的高壓帶更為強烈,如果這種技術,能夠有效的減少大氣對火箭箭體的摩擦,應用于火箭殼體與導流罩上,我相信這將會使整體效率有所提高,並且可以減少火箭重量。[s:254]
請高人來此指點~~ 焓熵虛心領會···[s:179]
如有相關空氣動力學資料的同志,請求分享,謝謝!!