對於大火箭導流罩及殼體的一點建議
焓熵`2011/06/18喷气推进 IP:广东
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]
1.png
2.png
3.png
4.png

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
魚鱗狀.png

可能性2. 梯鱗凹面
梯鱗狀.png

可能性3.六邊形凹面
六邊形狀.png

可能性4.球形凹面
圓球狀2.png


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!!  
+800  科创币    虎哥    2011/06/19 想法不错。
+200  科创币    black    2011/06/23 想法不错
+200  科创币    QQQQQQQ    2012/01/06 真不错!
来自:航空航天 / 喷气推进
15
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~~空空如也
燈爺
12年11个月前 IP:未同步
301350
那为什么目前看到的火箭轮船汽车飞机都是流线型设计,而不像golf一样有坑坑?
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zooulo
12年11个月前 IP:未同步
301366
通过“鲨鱼皮”设计好像对效率的提高不是很明显,高尔夫球飞的远主要是尾流的原因,对于火箭直接使用流线型设计应该就不存在尾流的问题了。
以前做火箭也想过这种方法,由于加工能力的问题……放弃 QQ截图未命名afdsfasdf.jpg
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极度深寒
12年11个月前 IP:未同步
301384
流言终结者里有一集就是把车的表面做成和高尔夫球表面一样,结果更省油.....证明高尔夫球球面确实有用......
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bkh123
12年11个月前 IP:未同步
301506
理论很好很佩服,但加工较麻烦,以下个人见解,不对请拍。
如果竖直上升的话我认为增大了阻力,水平横飞的话有助于增加升力。这个升力效果我觉得用边条翼既可稳定又可增升。
根据军事文献,8条边条翼会获得理想的稳定效果,稳定有助于增加射程。
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daoxxx
12年11个月前 IP:未同步
301698
超过M1,孔洞就应该没啥用的,现在KC考虑的是M3,还是考虑下降低超音速阻力吧
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warmonkey
12年11个月前 IP:未同步
301775
rockets will fly at a speed near M1 in atmosphere to save fuel.
most launch vehicles keep less than M1 when ALT below 10km.
the best solution is flying in a way that keeps dynamic pressure constant
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普通用户
12年11个月前 IP:未同步
302141
很明显,没有哪个高尔夫球的飞行速度超过音速
所以当超音速飞行时,这样的设计就需要重新分析
你们为什么不找拔刀斋?他不是会么[s:117]
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warmonkey
12年11个月前 IP:未同步
302149
ls没看lss的内容
超音速的时候,大气已经很稀薄了。
在稠密大气中飞行,肯定是小于音速的。所以高尔夫球的凹面会有用
拔刀斋说过,保持动压恒定较好。
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拔刀斋
12年11个月前 IP:未同步
302170
高尔夫球凹坑之类加强湍流边界层的方法可以减少球或汽车一类钝体尾部的流动分离,但是以加大表面摩阻为代价,不适用于流线形的飞行器。
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拔刀斋
12年11个月前 IP:未同步
302177
没有流动分离问题的头部或箭体不需要用坑。火箭燃尽后滑行时底部确实有流动分离问题,如果做了尾整流罩可以试试加坑。

对于超音速,波阻主要取决于迎风面积和头的角度。表面的凸凹则会拖出额外的波系增加阻力。
+10
科创币
焓熵`
2011-06-22
準確分析
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普通用户
12年11个月前 IP:未同步
302230
721_94261308739217d732ac4a9635ee5.gif
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花落一天
12年11个月前 IP:未同步
302249
先把光滑的弄好吧.................
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zzlzhang
12年11个月前 IP:未同步
302755
问个很现实的问题...
音速下的击波怎么办....
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蒙夏
12年9个月前 IP:未同步
319897
这种钝体做的比较粗糙,是为了强制流动转捩
从层流转为湍流
湍流虽然摩擦阻力大
但是由于湍流边界层与外界气流动量交换更大
所以湍流边界层更容易获得外界的高动能流体
相对来说更容易克服逆压梯度
不容易分离
减少了压差阻力

但是超音速的时候
这种坑穴能够产生多条激波
估计波阻不会很小..
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