Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

В гидромеханике термин статическое давление имеет несколько применений:

  • При проектировании и эксплуатации воздушных судов , статическое давление является давлением воздуха в самолета системы статического давления .
  • В гидродинамике многие авторы используют термин статическое давление, а не просто давление, чтобы избежать двусмысленности. Однако часто слово «статический» можно опустить, и в этом случае давление будет таким же, как статическое давление в определенной точке жидкости.
  • Термин статическое давление также используется некоторыми авторами в статике жидкости .

Статическое давление в конструкции и эксплуатации самолета [ править ]

Высотомер самолета управляется системой статического давления . Индикатор воздушной скорости самолета управляется системой статического давления и системой давления Пито . [1]

Система статического давления открыта с внешней стороны самолета, чтобы определять давление атмосферы на высоте, на которой летит самолет. Это маленькое отверстие называется статическим портом . В полете давление воздуха немного отличается в разных точках внешней части самолета. Конструктор самолета должен тщательно выбирать положение статического порта . На внешней стороне самолета нет такого положения, в котором давление воздуха для всех углов атаки было бы идентично атмосферному давлению на высоте, на которой летит самолет. [2] Разница в давлении вызывает небольшую ошибку в высоте, указанной на высотомере, и воздушной скорости.указывается на индикаторе воздушной скорости. Эта ошибка индикации высоты и воздушной скорости называется ошибкой местоположения . [3] [4]

При выборе положения для статического порта цель проектировщика самолета состоит в том, чтобы давление в системе статического давления самолета было как можно ближе к атмосферному давлению на высоте, на которой летит самолет, во всем рабочем диапазоне веса и веса. воздушная скорость. Многие авторы описывают атмосферное давление на высоте полета самолета как статическое давление набегающего потока . По крайней мере, один автор использует другой подход, чтобы избежать необходимости в выражении статическое давление набегающего потока . Грейси написала: «Статическое давление - это атмосферное давление на эшелоне полета самолета». [5] [6]Затем Грейси называет давление воздуха в любой точке вблизи самолета локальным статическим давлением .

Статическое давление в гидродинамике [ править ]

Концепция давления занимает центральное место в изучении жидкостей. Давление можно определить для каждой точки тела жидкости, независимо от того, находится ли жидкость в движении. Давление можно измерить с помощью анероида , трубки Бурдона , ртутной колонки или другими другими методами.

Понятия общего давления и динамического давления возникают из уравнения Бернулли и имеют важное значение при изучении всех потоков жидкости. (Эти два давления не являются давлениями в обычном смысле - их нельзя измерить с помощью анероида, трубки Бурдона или ртутной колонки.) Чтобы избежать потенциальной двусмысленности при упоминании давления в гидродинамике, многие авторы используют термин статическое давление, чтобы отличить его от общее давление и динамическое давление ; термин « статическое давление» идентичен термину « давление» и может быть идентифицирован для каждой точки в поле потока жидкости.

В « Аэродинамике» Л. Дж. Клэнси [7] пишет: «Чтобы отличить его от полного и динамического давлений, фактическое давление жидкости, которое связано не с ее движением, а с ее состоянием, часто называют статическим давлением, но где используется только термин "давление", он относится к этому статическому давлению ".

Уравнение Бернулли лежит в основе динамики несжимаемой жидкости. Во многих представляющих интерес ситуациях потока жидкости изменения высоты несущественны и их можно игнорировать. При таком упрощении уравнение Бернулли для течений несжимаемой жидкости может быть выражено как [8] [9] [10]

куда:

Каждая точка в устойчиво текущей жидкости, независимо от скорости жидкости в этой точке, имеет собственное статическое давление , динамическое давление и общее давление . Статическое давление и динамическое давление, вероятно, значительно различаются по жидкости, но общее давление постоянно вдоль каждой линии тока. При безвихревом потоке полное давление одинаково на всех линиях тока и, следовательно, постоянно во всем потоке. [11]

Упрощенную форму уравнения Бернулли можно описать следующим запоминающимся словесным уравнением: [12] [13] [14]

статическое давление + динамическое давление = полное давление .

Эта упрощенная форма уравнения Бернулли имеет фундаментальное значение для понимания конструкции и работы кораблей, низкоскоростных самолетов и индикаторов воздушной скорости для низкоскоростных самолетов, то есть самолетов, максимальная скорость которых будет меньше примерно 30% скорости звука .

Вследствие широко распространенного понимания термина статическое давление по отношению к уравнению Бернулли, многие авторы [15] в области гидродинамики также используют статическое давление, а не давление в приложениях, не связанных напрямую с уравнением Бернулли.

Британский институт стандартов , в стандарте [16] Глоссарий авиационного Условия , дает следующее определение:

4412 Статическое давление Давление в точке тела, движущегося с жидкостью.

Статическое давление в статике жидкости [ править ]

Термин (гидро) статическое давление иногда используется в статике жидкости для обозначения давления жидкости на заданной глубине в жидкости. В статике жидкости жидкость везде неподвижна, и концепции динамического давления и общего давления неприменимы. Следовательно, существует небольшой риск двусмысленности в использовании термина « давление» , но некоторые авторы [17] предпочитают использовать статическое давление в некоторых ситуациях.

См. Также [ править ]

  • Закон Паскаля
  • Давление застоя
  • Стандартные условия по температуре и давлению

Примечания [ править ]

  1. ↑ Ломбардо, DA, Aircraft Systems , 2-е издание - глава 2
  2. ^ «Практически невозможно найти положение, в котором статическое давление всегда точно такое же, как давление в свободном воздушном потоке вдали от самолета». Кермод, AC, Механика полета , 10-е издание - стр. 65
  3. ^ Kermode, AC, Механика полета , 10-е издание - страница 65
  4. ^ «Из этих ошибок ошибка определения статического давления обычно является наиболее серьезной и имеет особое название - ошибка положения ». Доммаш, Д. О., Шерби, С. С. и Коннолли, Т. Ф. (1967) Аэродинамика самолета , 4-е издание - стр. 51, Pitman Publishing Corp., Нью-Йорк
  5. ^ Грейси, Уильям, Измерение скорости и высоты самолета НАСА, RP-1046, стр.
  6. ^ Грейси, Уильям, Измерение скорости и высоты самолета , стр. 1
  7. Перейти ↑ Clancy, LJ, Aerodynamics , page 21
  8. ^ Клэнси, LJ, Аэродинамика , уравнение 3.13
  9. ^ Херт, HHмладший (1960), аэродинамика для Военно - морских авиаторов , стр.9, национальный Flightshop Reprint, Флорида
  10. ^ Андерсон, JD младший, Основы аэродинамики , 4-е издание - стр. 212, МакГроу-Хилл, Нью-Йорк. ISBN  978-0-07-295046-5
  11. ^ AM Kuethe и JD Schetzer (1959), Основы аэродинамики , раздел 3.5 (2-е издание), John Wiley & Sons, Inc. Нью-Йорк ISBN 0-471-50952-3 
  12. ^ Клэнси, LJ, Аэродинамика , раздел 3.5
  13. ^ «Общее давление состоит из двух частей: статического давления и динамического давления». Стритер, В.Л., Гидромеханика, 4-е издание - стр. 404
  14. ^ Руководство НАСА по уравнению Бернулли
  15. ^ Например: Abbott, IH и Von Doenhoff, AE (1949) Теория сечений крыла , уравнения Навье-Стокса - раздел 5.4. Dover Publications, Inc., Нью-Йорк. Стандартный номер книги 486-60586-8
  16. ^ Британский стандарт BS 185: Часть 1: 1950 Глоссарий авиационных терминов
  17. ^ Например: «Давление в случаях, когда движение не происходит, называется статическим давлением». Кертис Д. Джонсон, Технология контрольно-измерительной аппаратуры , Прентис Холл (1997). Архивировано 19 января 2008 г., на Wayback Machine.

Ссылки [ править ]

Конструкция и эксплуатация самолетов

  • Грейси, Уильям (1958), Измерение статического давления на самолетах (PDF) , Исследовательский центр Лэнгли: NACA, TR-1364 , извлечено 26 апреля 2008 г..
  • Грейси, Уильям (1980), Измерение скорости и высоты самолета (PDF) , Исследовательский центр Лэнгли: НАСА, RP-1046 , получено 26 апреля 2008 г..
  • Грейси, Уильям (1981), Измерение скорости и высоты самолета , Нью-Йорк: John Wiley & Sons, ISBN 978-0-471-08511-9
  • Kermode, AC (1972) Механика полета , Longman Group Limited, Лондон ISBN 0-582-23740-8 
  • Ломбардо, DA, Aircraft Systems , 2-е издание, McGraw-Hill (1999), Нью-Йорк ISBN 0-07-038605-6 

Динамика жидкостей

  • LJ Clancy (1975), Aerodynamics , Pitman Publishing Limited, Лондон ISBN 0-273-01120-0 
  • Стритер, В.Л. (1966), Гидромеханика , Макгроу-Хилл, Нью-Йорк