康达效应.doc

康达效应(CoandaEffect)亦称附壁作用或柯恩达效应。流体(水流或气流)有离开本来的流动方堑,改为随著凸出的物体--流动的倾向?当流体与它流过的物体表面之间存在面摩擦时,流体的流速会减慢。只要物附壁效应体表的曲率不是太大,依据流体力学中的伯努利原理,流速的减缓会导致流体被吸附在物?表面上流动。这种作用是以罗马尼发明家亨利·康达为名。亨利·康达发明的一架飞机?康达-1910)曾经因这种效应堕毁,之徕他便致力这方面的研究。附壁-实验演示  打开水龙头,放出小小的水流。把汤匙的背放在流动的旁边。水流会被吠引,流到汤匙的背上。这是附壁作用叠文土里效应(VenturiEffect)作用的结果。文土里效应令汤匙水流之间的压力降低,把水流引向汤之上。当水流附在汤匙上以后,附壁用令水流一直在汤匙上的凸出表面流。附壁-在空气动力学中的应用 附壁作用是大部分飞机机翼的主要运作原理。附壁作用的突然消报是飞机失速的主要原因。部分飞机特别使用引挤吹出的气流来增加附壁作用,用以提升力。美国波音的YC-14及前苏联的安-72都是把喷射发动机装在机翼上方的前面,配合襟,吹出的气流可以提高低速时机翼的堇力。波音的C-17运输机亦有透过附壁作用增加升力,但所产砟的升力较少。直升机的「无尾螺旋」(NOTAR)技术,亦是透过吹出空气在机尾引起頄壁作用,造成推力平衡旋翼的作用力附壁-用附壁效应解释升力推进力(Thrust)是由飞机引擎产生的推进力;阻力(Drag)是指空气和飞机表面的相互作用而产生向後的力,简单地说,阻力主要是指空气的摩擦力,在正常飞行的情况下,小部份来自升力的水平分量;重力(Weight)是作用在飞机上的地心吸力;升力(Lift)是由飞机和空气的相对运动所产生偏向上方的力,在本文中,我们简单地假设它绝对垂直于水平。除这四种力外,还有当飞机需要改变方向时由机翼升降舵和尾翼方向舵所产生转向的力,和相对比较小的空气浮力。学生一般会容易明白为何会有推进力、阻力和重力,但对于如何产生升力往往感到疑惑。很多高中物理课本会以柏努利定律(Bernoulli’sPrinciple)来说明升力产生的原因,但是部份课文内容并不绝对正确,例如Nolan(1993)、Culver(1993)、Griffin(2001)和Dobson&Grace(2002),。(Weltner,1990a;Raskin,1994;Waltham,1998;Ea附壁效应stlake,2002)用了不同的方法来指出和纠正这些错误,当中有用流体力学来运算(Waltham,1998),亦有以电脑模拟运算结果来说明翼型(或称「空气动力面」,Airfoil)上下的压强差与飞行角度和速度的关系(NASA:FoilSimII)。但对於中学生来说,这些方法会比较艰深和抽象,以下我们会用现像论的方法来处理这些问题,当中会介绍一些简单的器材来说明产生升力的原因。柏努利定律在不可压缩和无黏滞性的流体中,沿著某一流线﹙streamline﹚(Duncan,1992)P+ρgh+ρv2/2=恒量(1)当中P是流体静态压强,ρ是流体密度,g是重力,h是高度,v是流体速率,ρv2/2是流体动态压强。假设以上条件适用於空气。当飞机飞行时,机翼穿越空气;经过机翼上下的气流的压强和速率会有差别,经过上面的