매그너스 리프트. 항공기 산업에 적용

마그누스 효과는 회전하는 원통이 주변 공간에 소용돌이 운동을 생성한다는 것입니다. 회전하는 실린더 주위의 공기 이동 속도가 다르기 때문에 사용할 수 있는 힘을 생성하는 압력도 다릅니다.

효과 열기

하인리히 구스타프 마그누스

1850년대 독일의 물리학자이자 화학자인 하인리히 구스타프 마그누스(Heinrich Gustav Magnus)는 공과 같이 회전하는 물체를 통해 공기가 이동할 때 측면 힘이 나타난다는 사실을 발견했습니다.

힘은 다음과 같이 적용됩니다.

공이 회전하지 않으면 공기는 혜성의 꼬리처럼 공 바로 뒤로 뻗어 공을 지나쳐 흐를 것입니다. 회전하는 공의 표면을 돌리면 공기도 함께 끌어당깁니다. 스핀은 다가오는 공기 속으로 회전하는 공의 측면에 더 가까운 각도로 공의 방향을 바꿉니다.

아이작 뉴턴의 세 번째 법칙 덕분에 모든 행동은 동등하고 반대되는 반응을 가져야 하므로 변형 파동은 공을 반대 방향, 즉 다가오는 공기로부터 멀어지는 공 쪽으로 밀어냅니다.

따라서 회전하는 볼은 측면 힘을 받습니다.

매그너스의 힘을 사용하여

20세기 초 과학자들은 마그누스 효과를 이용해 선박을 추진할 것을 제안했습니다.

독일 엔지니어 안톤 플레트너(Anton Flettner)는 스쿠너의 420제곱미터 돛을 소형 모터로 회전하는 15미터 강철 돛 로터 2개로 교체했습니다. Flettner는 세일 로터 주변의 바람이 세일 로터 측면에 힘을 생성하여 선박을 앞으로 나아가게 한다는 것을 보여주었습니다. 1926년에 배는 대서양을 횡단했습니다. 그러나 Flettner는 선박의 로터 세일 추진에 관심이 있는 투자자를 찾지 못했습니다. 당시에는 연료 가격이 너무 낮았고 선박을 제한하는 환경 규제도 없었습니다.

나중에 덴마크 회사 Maersk 소유의 유조선과 여객선에 사용되었습니다. 이 선박에는 갑판에 회전하는 실린더가 장착되어 있습니다. 약 10층 높이에 수직으로 설치되는 이 '로터 세일'은 연료 소비를 최대 10%까지 줄일 수 있다. 절약 운송 회사수십만 달러에 달했습니다. 또한, 배출 감소로 인해 환경이 개선됩니다. 이산화탄소한 번의 여행으로 대기 속으로.

로터 세일은 마그누스 효과(Magnus Effect)로 알려진 공기역학적 원리에 따라 작동합니다.

오늘날 상품의 90% 이상이 바다를 건너 운송되며, 중국 상하이 항구에서는 연간 3,600만 개의 컨테이너를 처리합니다. 상업이 망친다 환경, 위반: 대부분의 선박은 산성비의 원인이 되는 그을음 및 황 화합물뿐만 아니라 이산화탄소를 방출하는 연료유를 연소합니다.

새로운 힘의 효율성

현대 선박에서는 원래의 마그누스 효과를 기반으로 로터 세일이 개발되었습니다. 현대 재료탄소섬유, 유리섬유 등을 사용하여 무게를 3배나 줄였습니다. 이는 로터를 회전시키는 데 더 적은 에너지가 필요하므로 발전소가 더 효율적이라는 것을 의미합니다.

최대 속도를 위해 로터의 회전 속도를 분당 최대 수백 회전까지 조절하는 소프트웨어도 개발되었습니다.

움직임이 멈추고 저항력만 남을 때에도 기술은 안전해야 합니다. 그리고 항력은 물 속을 이동할 때 선박의 선체가 경험하는 것보다 훨씬 덜 중요하며 선박이 전복될 위험도 없습니다.

로터 세일은 일반적으로 시속 18km보다 빠른 속도로 약 10노트로 이동하고 선박의 뱃머리를 최소 20° 각도로 불어넣는 경우 효과적입니다. 이러한 상황은 북부 지역에서 자주 발생합니다. 태평양배송 경로를 따라 북대서양.

원래의 마그누스 효과와 달리 새로운 버전의 로터 세일은 추가 추력만 제공하도록 설계되었으며 선박의 엔진을 완전히 교체하지는 않습니다.

네덜란드와 영국 간 자동차와 트럭을 운송하는 화물선에서도 테스트가 수행되었습니다. 언제 우리 얘기 중이야 2개의 18미터 로터 세일을 장착했을 때 선박의 연료 소비량은 6% 감소했습니다. 로터는 유조선과 여객선에도 설치됩니다. 컨테이너선은 갑판이 컨테이너로 채워져 있기 때문에 로터 세일에 적합하지 않습니다.

이것이 될지는 시간이 말해줄 것이다 새로운 모습오래된 발견과 발명에 성공했습니다. 그러나 신소재를 사용하면 문제가 해결될 수 있으며 마그누스 효과를 사용하는 화물선과 여객선은 아직 많이 보이지 않습니다.

공의 궤적에 이상한 변화가 생기는 것은 보통 사람에게는 기적처럼 보입니다. 이 아니라면 프로 축구 선수농구 선수와 당구 선수에게 이러한 트릭은 기술의 지표입니다. 그리고 이것이 마그누스 효과와 같은 선물을 던지는 물리학 법칙을 기억하는 곳입니다. 처음에는 공기 역학에서 발견되었지만 오늘날 구형 물체의 궤적을 변경하는 이 법칙은 매우 광범위하게 적용됩니다. 아주 최근에 인터넷에 예를 들어 명확하게 설명하는 비디오가 나타났습니다. 농구이런 물리적인 현상을 보여주었습니다. 해당 영상은 이틀 만에 900만 회 이상의 조회수를 기록했으며 마그누스 효과와 그 놀라운 적용에 대한 관심을 불러일으켰습니다.

배경

모든 것은 프로이센 포수들이 왜 대포의 포탄이 끊임없이 잘못된 장소에 부딪히는지 이해할 수 없다는 사실에서 시작되었습니다. 무게 중심이 기하학적 중심과 일치하지 않는 비행 중 코어의 회전으로 인해 비행 경로가 왜곡되었습니다. Isaac Newton은 회전하는 공의 비행에 영향을 미치는 공기 역학적 힘에 대해 썼고, 프로이센 사령관은 1853년에 과학적 설명을 제공한 공 비행의 곡선 궤적을 명확히 하기 위해 유명한 독일 과학자 Heinrich Gustav Magnus(1802-1870)에게 의지했습니다. 이 현상의.

과학자는 문제가 물체의 무게 중심이 아니라 회전에 있다고 제안했습니다. 그는 일련의 실험을 수행했으며 수학적 계산을 하지 않았지만 회전체의 비행 경로를 바꾸는 공기역학적 힘을 최초로 증명했습니다.

Magnus 이후, Ludwig Prandtl(1875-1953)은 힘과 속도를 측정하는 이 힘에 관심을 갖게 되었습니다. 그의 가장 중요한 업적은 병진 운동을 보장하기 위해 회전하는 로터(실린더)에 결과적인 힘을 사용할 수 있는 가능성을 확립한 것입니다. 그러나 실제로 이 아이디어는 또 다른 독일 엔지니어인 Anton Flettner(1885-1961)에 의해 구현되었습니다. Flettner와 Cousteau의 로터 돛에 대해서는 조금 나중에 자세히 설명합니다.

설명은 물리학자를위한 것이 아닙니다

뉴턴의 고체 물리학 법칙을 고려하면, 간단한 말로과정은 다음과 같습니다. 소용돌이치는 둥근 물체가 속도를 얻고, 물체 앞의 공기가 회전 방향으로 움직이며 중앙을 향해 끌려갑니다. 물체의 반대쪽에서는 공기가 회전 방향의 반대 방향으로 이동합니다. 결과적으로 흐름이 멀어지고 물체는 한쪽의 공기를 대체하고 반대쪽의 공기는 반응력을 형성하지만 다른 방향으로 물체의 비행 경로를 변경합니다. 프로세스 다이어그램은 위 그림에 나와 있는데, 이것이 바로 악명 높은 마그누스 효과입니다.

플레트너 윈드쉽

Anton Flettner는 1922년 9월 16일에 회전 용기에 대한 독일 특허를 받았습니다. 그리고 이미 1926년 10월, 두 개의 대형 파이프와 투각 마스트가 장착된 특이한 선박으로 인해 킬 베이에서 진정한 센세이션이 일어났습니다. 이것은 Friedrich Krupp 조선 회사의 슬립 웨이를 떠난 최초의 Buckau 회전 선박이었습니다.

Flettner는 마그누스 효과와 회전하는 실린더 주위를 유동할 때 발생하고 유동 방향에 수직으로 향하는 힘을 사용했습니다. 회전체에 의해 생성된 와류의 방향과 공기의 흐름 방향이 일치하는 쪽에서 이동하는 힘과 속도가 급격히 증가합니다. 젊은 엔지니어 Flettner가 돛을 교체한 것은 바로 이 로터로 나중에 그의 이름을 따서 명명되었습니다.

이 선박의 로터는 전기 모터로 구동되었습니다. 로터가 바람을 향해 회전하는 곳에 다음과 같은 영역이 생성되었습니다. 고혈압. 반대편 - 감소합니다. 그 결과 힘이 배를 움직였습니다.

Buckau는 명예롭게 시험을 통과했습니다. 1925년에 그는 단치히를 떠나 스코틀랜드로 갔다. 기상 조건, 범선이 감히 바다에 가지 않았을 때. 항해는 성공적이었고 배의 승무원은 범선의 승무원이 20명이었던 것에 비해 10명으로 줄었습니다.

강제 망각

Flettner 로터에게 밝은 미래가 열리고 있었습니다. 프로젝트의 성공은 함부르크 회사 "Barbara"의 선박으로 확인되었습니다. 그것은 3개의 17m 로터에 의해 움직임이 제공되는 화물선으로, 4-6 힘의 바람에서 13노트의 속도를 설정했습니다.

프로젝트의 명백한 성공에도 불구하고 오랫동안 잊혀졌습니다. 여기에는 몇 가지 이유가 있습니다. Flettner 자신은 1920년대 대공황 동안 운송에 대한 관심을 잃고 항공에 관심을 갖게 되었습니다.

로터 설치로 선박의 부활

Flettner의 회전 선박의 연속은 Jacques-Yves Cousteau의 터보 세일입니다. 1885년 4월 환경 친화적인 운송 수단에 대한 유명한 연구자이자 전투기인 그는 마그누스 효과를 사용한 특허 터보돛을 갖춘 Alcyone 선박을 출시했습니다. 이 배는 오늘날에도 여전히 진행 중입니다.

불행히도 Cousteau의 추종자들은 선박의 회전식 설치에 그다지 관심이 없었고 이에 대한 관심은 다시 사라졌습니다. 그들은 석유 위기가 시작되면서 기억되었고 2010년에는 회전식 설비를 갖춘 세 번째 선박이 진수되었습니다. 이것은 4개의 Flettner 로터를 갖춘 Enercon의 무거운 130m E-Ship 1입니다. 오늘날 독일에서 유럽 국가로 풍력 발전기를 운송하고 있으며 최대 9톤의 화물을 견딜 수 있으며 속도는 17노트에 달합니다. 승무원은 고작 15명.

선박 회사인 Wind Again(싱가포르), Wartsila(핀란드) 및 기타 일부 회사가 회전식 설치에 관심을 갖게 되었습니다. 석유 부족과 놀라운 온난화 기후가 현대 선박에 풍력 추진력을 다시 제공하는 데 중요한 역할을 할 것으로 보입니다.

항공기 산업에 적용

항공에서의 마그누스 효과의 사용은 다양한 설계 솔루션에서 구현되었습니다. 가장 간단한 형태비행 중에 회전하는 샤프트 모양의 날개가 사용되었습니다. 이 방향의 창시자 중에는 날개 모양을 따르는 로터에 페어링 설치를 제안한 오스트리아 발명가 Karl Glogorin이 있습니다. 암스테르담에서 E.B.는 비슷한 프로젝트에 참여했습니다. Wolf, 미국인 John D. Gerst 및 K. Popper는 1932년에 샤프트 모양의 날개를 갖춘 항공기를 테스트하기도 했습니다.

1964년에 회전축으로 개조된 North American-Rockwell YOU-10A Bronco는 기능성이 입증되었습니다. 페루의 Alberto Alvarez-Calderon 교수의 프로젝트였습니다. 그러나 프로토타입에는 더 많은 단점장점보다.

노력에도 불구하고 마그누스 효과는 항공 분야에 뿌리를 내리지 못했습니다. 로터형 날개의 실용화에는 여러 가지 문제가 있으며 아직 경제적으로 타당하지 않습니다.

마그누스 효과와 풍력 터빈

대체 에너지원 산업의 발전은 우리 시대에 특히 중요합니다. 그리고 이 산업에서는 마그누스 효과(Magnus Effect)가 사용되었습니다. 블레이드 풍력 발전기는 로터 유닛으로 교체되고 있으며, 이는 빈번하고 빈번한 상황에서 가장 효과적입니다. 저속 2~6m/s의 바람이 불고 있습니다. 이는 실린더가 회전하는 축을 기반으로 합니다. Aerolla가 제조한 최초의 설치물은 2015년 민스크(벨로루시) 근처에 나타났습니다. 출력은 100kW, 터빈 로터의 직경은 36m였습니다. 설계 풍속 9.5m/s에서 작동합니다.

이 방향에 대한 작업은 Novosibirsk Institute of Applied Mechanics SB RAS에서 계속되고 있으며, 최대 2MW의 출력으로 Magnus 효과를 사용하는 풍력 발전기의 프로토타입이 이미 있습니다.

흔히 사용되는 용도는 아닙니다

공의 궤적을 변경하는 이러한 효과는 스포츠에서 널리 사용됩니다. 축구에서는 톱스핀 샷과 "드라이 시트", 에어소프트에서는 홉업 시스템이 있습니다.

마그누스 효과는 오늘날 항공기 모델 설계에 널리 사용됩니다. 예를 들어, PeterSripol 채널에서는 판지로 만든 비행기, 전기 모터, 종이 패스트푸드 컵을 디자인했습니다.

마그누스 효과는 생산에 사용됩니다. 연. 예를 들어, D. Edwards 또는 S. Albertson이 디자인한 바람개비 형태의 뱀입니다.

그러나 “허리케인 사냥꾼”에게는 이러한 물리적 현상이 매우 위험해질 수 있습니다. 차량과 지면 사이의 바닥이 잘 밀봉되지 않은 경우 허리케인 바람이 틈을 통해 차량을 쉽게 공중으로 들어올릴 수 있는 엄청난 양력을 생성할 수 있습니다.

마그누스 효과

생기

설명

마그누스 효과는 충돌하는 액체나 가스의 흐름에서 회전하는 물체에 작용하는 양력의 발생입니다.

회전하는 고체 원통은 무한한 질량의 점성 액체 또는 기체(그림 1a)에서 다음과 같은 강도로 소용돌이 운동을 형성합니다.

J=2S w ,

여기서 S는 원통의 면적입니다.

w는 원통의 회전 각속도입니다.

마그누스 효과 다이어그램

쌀. 1

1 - 경계층

상대 속도 V 0 로 병진(비회전) 이동하는 실린더는 와류가 아닌 층류에 의해 주위를 흐릅니다(그림 1b).

원통이 회전하면서 동시에 병진 이동하면 원통을 둘러싼 두 흐름이 서로 겹쳐서 원통 주위에 결과 흐름이 생성됩니다(그림 1c).

실린더가 회전하면 액체도 움직이기 시작합니다. 경계층의 움직임은 소용돌이입니다. 그것은 회전이 중첩된 잠재적인 움직임으로 구성됩니다. 실린더 상단에서는 흐름 방향이 실린더의 회전 방향과 일치하고 하단에서는 그 반대입니다. 원통 상단 경계층의 입자는 흐름에 의해 가속되어 경계층이 분리되는 것을 방지합니다. 아래에서 흐름은 경계층의 움직임을 느리게 하여 분리를 촉진합니다. 경계층의 분리된 부분은 소용돌이 형태의 흐름에 의해 운반됩니다. 결과적으로 실린더가 회전하는 방향과 동일한 방향으로 실린더 주변에서 속도 순환이 발생합니다. 베르누이의 법칙에 따르면 유체의 압력은 윗부분실린더는 아래쪽 실린더보다 작습니다. 이는 출현으로 이어진다. 수직력양력이라고 부른다. 실린더의 회전 방향이 반대가 되면 리프팅 힘도 반대 방향으로 바뀐다.

마그누스 효과에서 힘 F는 유속 V 0 에 수직입니다. 이 힘의 방향을 찾으려면 속도 V 0 에 상대적인 벡터를 원통 회전의 반대 방향으로 90° 회전해야 합니다.

마그누스 효과는 가벼운 실린더가 경사면을 굴러 내려가는 실험에서 관찰할 수 있습니다(그림 2).

롤링 실린더 다이어그램

쌀. 2

경사면을 굴러 내려간 후 원통의 질량 중심은 재료 점이 이동하는 것처럼 포물선을 따라 이동하지 않고 경사면 아래로 내려가는 곡선을 따라 이동합니다.

회전 실린더를 강도 J=2Sw인 소용돌이(액체의 회전 기둥)로 대체하면 마그누스 힘은 동일합니다. 따라서, 상대 운동 속도 V0에 수직이고 위의 벡터 회전 규칙에 의해 결정된 방향으로 향하는 힘이 주변 유체로부터 움직이는 소용돌이에 작용합니다.

마그누스 효과에서는 흐름의 방향과 속도, 방향과 각속도, 방향과 결과적인 힘이 서로 연결됩니다. 따라서 힘을 측정하여 사용할 수도 있고, 흐름과 각속도를 측정할 수도 있습니다.

영향에 대한 결과의 의존성은 다음 보기(Zhukovsky-Kutt 공식):

FR = JrV 0 ,

여기서 J는 실린더 주위의 움직임 강도입니다.

r은 액체의 밀도이다.

V 0 - 상대 유속.

발현에 대한 제한 물리적 효과: 위쪽으로 향하는 양력으로 물체 위로 액체(가스)의 층류 흐름을 보장합니다.

물리적 효과는 혁명체에 나타납니다.

타이밍 특성

개시 시간(-3부터 -1까지 로그);

수명(-1부터 9까지의 로그 tc)

성능 저하 시간(-3에서 -1까지의 로그 td)

최적의 개발 시간(0부터 6까지의 로그 tk)

도표:

효과의 기술적 구현

본체는 축을 중심으로 회전하며 베어링에는 방사형 하중 센서가 장착되어 결과적인 양력을 측정합니다(그림 3).

다가오는 유체 흐름에서 회전하는 회전체

쌀. 삼

명칭:

1 - 회전체;

2 - 자유 흐름;

w - 회전 속도;

V는 흐름의 입자 속도입니다.

F는 매그너스의 강점입니다.

유속과 회전수를 변경하여 기본 공식의 타당성을 컨텐츠 부분에서 검증할 수 있습니다.

효과 적용

물리적 효과는 유체 역학에서 사용됩니다. 기술 프로세스물질을 분수 등으로 분리

마그누스 효과는 이질적인 액체 매체를 가벼운 부분과 무거운 부분으로 분리하는 데 사용됩니다. 효모 현탁액과 같은 이질적인 액체 배지는 예를 들어 디스크 분리기에서 원심분리 및 중력장을 받게 됩니다. 이 작업 동안 분리된 매체의 흐름은 예를 들어 펌프의 압력 하에서 한 층에서 이동할 때 연속적으로 증가하는 서로 다른 속도를 갖는 일련의 평행한 마찰 층 형태의 분배 그리드가 있는 분리기를 통과합니다. 다른 사람에게.

인접한 레이어의 이동 속도 차이로 인해 5000rad/s 이상의 상대 각속도가 생성됩니다. 결과적으로, 고분율 입자가 회전 운동을 하게 됩니다. 결과적으로 아래에서 입자 주위를 흐르는 액체의 경계층의 유속은 느려지고 위에서 가속됩니다. 속도의 차이로 인해 압력의 차이가 발생합니다. 아래에서(액체가 제동된 층의 측면에서) 위쪽으로 속도가 증가하는 영역까지 가로 방향으로 입자에 작용하는 유체역학적 양력입니다.

문학

1. 초음파 / Ed. I.P. 골리아미나.- M.: 소련 백과사전, 1979.

2. Brekhovskikh L.M., Goncharov V.V. 연속체 역학 소개 - M.: Nauka, 1982.

3. 암석의 이방성 특성에 대한 음향편파 측정( 지침). 아파티티, 1985.

키워드

• 와동
• 순환
• 주위에 흐르다
• 실린더
• 회전
• 각속도
• 승강기

자연 과학 섹션:

회전하는 물체는 주변 환경에 소용돌이 운동을 생성합니다. 물체의 한 쪽에서 소용돌이의 방향은 그 주위의 흐름 방향과 일치하므로 이 쪽의 매체 이동 속도가 증가합니다. 물체의 반대편에서는 소용돌이의 방향이 흐름의 방향과 반대가 되어 매질의 속도가 감소합니다. 이러한 속도 차이로 인해 압력 차이가 발생하여 회전 방향과 흐름 방향이 반대인 회전체 측면에서 이러한 방향이 일치하는 측면으로 횡력이 발생합니다. 이 현상은 스포츠에서 자주 사용됩니다. 예를 들어 다음을 참조하세요. 특수 공격: 탑 스핀, 축구의 드라이 시트.

이 효과는 1853년 독일의 물리학자 하인리히 마그누스(Heinrich Magnus)에 의해 처음으로 기술되었습니다.

힘 계산 공식

이상적인 액체

유체에 내부 마찰(점도)이 없더라도 양력 효과를 계산할 수 있습니다.

공이 그 위로 흐르는 이상적인 유체의 흐름 속에 있도록 하십시오. 유속은 무한대입니다 (물론 근처에서는 왜곡됩니다). 공의 회전을 시뮬레이션하기 위해 공 주위의 속도 순환을 도입합니다. 베르누이의 법칙에 기초하여 다음을 얻을 수 있습니다. 완전한 힘, 이 경우 공에 대한 행동은 다음과 같습니다.

.

다음은 분명합니다.

1. 총 힘은 흐름에 수직입니다. 즉, 공 위의 이상적인 유체 흐름의 저항력은 0입니다(D'Alembert의 역설).
2. 순환 방향과 유속 사이의 관계에 따라 힘은 들어 올리거나 내리는 힘으로 감소됩니다.

점성 액체

다음 방정식은 실제 유체에서 볼의 회전에 의해 생성되는 양력을 계산하는 데 필요한 양을 설명합니다.

에프- 리프팅 힘 - 액체 밀도. V- 볼 속도 ㅏ- 공의 가로 영역 Cl- 양력계수( 영어)

양력 계수는 레이놀즈 수와 회전 계수((각속도*직경)/(2*선속도))를 사용하여 실험 데이터 플롯에서 결정할 수 있습니다. 회전 계수가 0.5에서 4.5 사이인 경우 양력 계수의 범위는 0.2에서 0.6입니다.

애플리케이션

연결

• 일부 스포츠에서 공이 "불가능한" 궤적으로 움직이는 이유는 무엇입니까? //elementy.ru
• 축구 물리학 // technicamolodezhi.ru

문학

• L. 프란틀“마그누스 효과와 풍선.” (잡지 "Advances in Physical Sciences", 1-2호, 1925)
• L. 프란틀마찰이 거의 없는 유체의 움직임. - 1905.

노트

위키미디어 재단. 2010.

다른 사전에 "Magnus Effect"가 무엇인지 확인하십시오.

마그누스 효과- Magnuso reiškinys statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. 마그누스 효과 vok. 매그너스 효과, m rus. 마그누스 효과, m; 매그너스 현상, n pranc. effet Magnus, m … Fizikos terminų žodynas

회전하는 공에 작용할 때의 마그누스 효과 마그누스 효과는 회전하는 물체 주위에 액체나 기체의 흐름이 흐를 때 발생하는 물리적 현상입니다. 몸체에 작용하는 힘이 생성되고 흐름 방향에 수직으로 향합니다 ... Wikipedia

마그누스 효과- 매그너스 효과. 마그누스 효과(MAGNUS EFFECT), 액체 또는 기체가 주위를 흐르는 흐름에서 회전하는 물체에 작용하는 횡력 Y의 발생; 항상 회전 방향과 흐름 방향이 회전하는 몸체의 측면에서 향합니다. ... 그림 백과사전

마그누스 효과 백과사전 "항공"

마그누스 효과- 매그너스 효과. 마그누스 효과(독일 과학자 G. G. Magnus, G. G. Magnus의 이름을 따서 명명됨)는 균일한 액체 또는 기체 흐름이 회전하는 몸체 주위를 흐를 때 횡력이 발생하는 현상입니다. 이 힘은 회전하는 몸체의 쪽으로 향하게 됩니다... 백과사전 "항공"

주위를 흐르는 액체 또는 가스의 흐름에서 회전하는 몸체에 작용하는 횡력 Y의 발생; Y는 유속 υ의 방향과 몸체의 회전 방향이 일치하는 방향으로 향합니다. 1852년 G. G. Magnus가 발견했습니다. * * *… 백과사전

충돌하는 액체(가스)의 흐름에서 회전하는 몸체에 작용하는 횡력의 발생; 열려 있는 1852년 과학자 G. G. 매그너스(N. G. Magnus). 예를 들어 회전하는 무한히 긴 원형 원통이 비회전 원통 주위를 흐른다면... 물리적 백과사전

- (독일 과학자 G. G. Magnus, G. G. Magnus의 이름을 따서 명명) 액체 또는 기체의 균일한 흐름이 회전하는 몸체 주위로 흐를 때 횡력이 발생합니다. 이 힘은 회전 방향과 방향이 반대인 회전체 측면으로 향합니다. ... 기술백과사전

주위를 흐르는 액체 또는 가스의 흐름에서 회전하는 몸체에 작용하는 횡력 Y의 발생; Y는 유속 v와 몸체의 회전이 일치하는 방향으로 향합니다. 1852년 G. G. 매그너스(G. G. Magnus)가 발견했습니다. 큰 백과사전

움직이는 액체나 기체(예: 바람이 있는 공기)에서 회전할 때 원통형 몸체(회전자)에 작용하고 압력 차이로 인해 발생하는 힘입니다. 이 힘은 매체의 이동 방향에 수직입니다(이 예에서는... ... 해양 사전

흘러가는 방향. 이런 것들이 복합적으로 작용한 결과이다. 물리적 현상, 베르누이 효과 및 유선형 물체 주위의 매질에 경계층 형성과 같은 것입니다.

회전하는 물체는 주변 환경에 소용돌이 운동을 생성합니다. 물체의 한 쪽에서 소용돌이의 방향은 그 주위의 흐름 방향과 일치하므로 이 쪽의 매체 이동 속도가 증가합니다. 물체의 반대편에서는 소용돌이의 방향이 흐름의 방향과 반대가 되어 매질의 속도가 감소합니다. 이러한 속도 차이로 인해 압력 차이가 발생하여 회전 방향과 흐름 방향이 반대인 회전체 측면에서 이러한 방향이 일치하는 측면으로 횡력이 발생합니다. 이 현상은 스포츠에서 자주 사용됩니다. 특수 샷(예: 탑스핀, 축구의 드라이 시트 또는 에어소프트의 홉업 시스템)을 참조하세요.

이 효과는 1853년 독일의 물리학자 하인리히 마그누스(Heinrich Magnus)에 의해 처음으로 기술되었습니다.

힘 계산 공식

이상적인 액체

유체에 내부 마찰(점도)이 없더라도 양력 효과를 계산할 수 있습니다.

공이 그 위로 흐르는 이상적인 유체의 흐름 속에 있도록 하십시오. 무한대에서의 유속(물론 근처에서는 왜곡됨) $\backslash vec(u)\_\backslash infty$. 공의 회전을 시뮬레이션하기 위해 속도 순환을 도입합니다. $\backslash 감마$그 주위에. 베르누이의 법칙에 따르면 이 경우 공에 작용하는 총 힘은 다음과 같습니다.

$\backslash vec(R)=-\backslash rho\backslash vec(\backslash Gamma)\backslash times\backslash vec(u)\_\backslash infty$.

다음은 분명합니다.

1. 총 힘은 흐름에 수직입니다. 즉, 공 위의 이상적인 유체 흐름의 저항력은 0입니다(D'Alembert의 역설).
2. 순환 방향과 유속 사이의 관계에 따라 힘은 들어 올리거나 내리는 힘으로 감소됩니다.

점성 액체

다음 방정식은 실제 유체에서 볼의 회전에 의해 생성되는 양력을 계산하는 데 필요한 양을 설명합니다.

$(F)=(1\backslash over\; 2)\; (\; \backslash rho)\; (V^2AC\_l)$ $에프$- 리프팅 힘 $\backslash rho$- 액체 밀도. $V$- 매체에 대한 공의 속도 $ㅏ$- 공의 가로 영역 $(C\_l)$- 양력계수( 영어)

양력 계수는 레이놀즈 수와 회전 계수((각속도*직경)/(2*선속도))를 사용하여 실험 데이터 플롯에서 결정할 수 있습니다. 회전 계수가 0.5에서 4.5 사이인 경우 양력 계수의 범위는 0.2에서 0.6입니다.

애플리케이션

풍력 발전기

"에어 로터" 풍력 발전기는 헬륨을 사용하여 120~300m 높이까지 들어올리는 밧줄로 묶인 장치입니다.

선박의 터보세일

1980년대부터 Cousteau Halcion은 마그누스 효과를 이용한 복잡한 터보세일을 운용해왔습니다.

2010년부터 더 단순한 로터 세일을 갖춘 화물선 E-Ship 1이 운항되고 있습니다. 안톤 플레트너

"Magnus Effect" 기사에 대한 리뷰를 작성하세요.

노트

문학

• L. 프란틀“마그누스 효과와 풍선.” (잡지 "Advances in Physical Sciences", 1-2호, 1925)
• L. Prandtl.마찰이 거의 없는 유체의 움직임. - 1905.

연결

• //elementy.ru
• // technicamolodezhi.ru

마그누스 효과를 설명하는 발췌

왕자는 "드디어 모든 일을 다 끝냈으니 이제 쉬겠습니다"라고 생각하고 티콘이 옷을 벗도록 허용했습니다.
카프 탄과 바지를 벗기 위해 노력해야했던 짜증에 눈살을 찌푸린 왕자는 옷을 벗고 침대에 무겁게 가라 앉고 생각에 잠긴 듯 노랗고 시든 다리를 경멸 적으로 바라보았습니다. 그는 생각하지 않았지만 그 다리를 들고 침대 위로 이동하기 위해 앞에 놓인 어려움 앞에서 주저했습니다. “아, 얼마나 힘들어요! 아, 이 일이 빨리, ​​빨리 끝나서 나를 놓아주신다면! - 그는 생각했다. 그는 입술을 오므리고 스무 번째 노력을 하고 누웠다. 그러나 그가 누우 자마자 갑자기 침대 전체가 마치 숨을 ​​크게 쉬고 밀어내는 것처럼 그의 아래에서 앞뒤로 고르게 움직였습니다. 이런 일이 거의 매일 밤 그에게 일어났습니다. 그는 감고 있던 눈을 떴다.
- 평화란 없다, 저주받은 자들아! -그는 누군가에게 화를 내며 으르렁 거 렸습니다. “예, 예, 또 다른 중요한 것이 있었습니다. 저는 밤에 침대에서 나 자신을 위해 매우 중요한 것을 저장했습니다. 밸브? 아니, 그가 말한 것이 바로 그것이다. 아니요, 거실에 뭔가가 있었어요. Marya 공주는 무언가에 대해 거짓말을하고있었습니다. Desalle, 그 바보가 뭔가 말하고 있었습니다. 주머니에 뭔가 있는데 기억이 안 나네요.”
- 조용한! 그들은 저녁 식사 때 무슨 이야기를 나눴나요?
- 미하일 왕자에 대해서...
- 닥쳐, 닥쳐. “왕자는 탁자를 손으로 내리쳤습니다. - 예! 나도 안드레이 왕자가 보낸 편지를 알아요. Marya 공주가 책을 읽고있었습니다. Desalles는 Vitebsk에 대해 뭔가를 말했습니다. 이제 읽어보겠습니다.
그는 주머니에서 편지를 꺼내라고 명령하고 레모네이드와 흰 양초가 놓인 테이블을 침대로 옮기라고 명령하고 안경을 쓰고 읽기 시작했습니다. 여기에서야 비로소 그는 밤의 고요 속에서, 녹색 모자 아래에서 비치는 희미한 빛 속에서 처음으로 편지를 읽었고 잠시 동안 그 의미를 이해하게 되었습니다.
“프랑스군은 비테브스크에 있는데, 네 번 건너면 스몰렌스크에 도착할 수 있습니다. 어쩌면 이미 거기 있을지도 몰라요.”
- 조용한! -티콘이 뛰어 올랐습니다. - 아니 아니 아니 아니! -그는 소리 쳤다.
그는 편지를 촛대 밑에 숨기고 눈을 감았습니다. 그리고 그는 밝은 오후 인 다뉴브 강, 갈대, 러시아 캠프를 상상했고, 얼굴에 주름 하나없고 쾌활하고 쾌활하며 붉게 빛나는 젊은 장군 인 그는 포템킨의 칠해진 텐트와 불타는 부러움에 들어갑니다. 그가 가장 좋아하는 사람은 그때만큼 강해서 그를 걱정합니다. 그리고 그는 포템킨과의 첫 만남에서 당시 했던 모든 말을 기억합니다. 그리고 그는 뚱뚱한 얼굴에 황색을 띠는 짧고 뚱뚱한 여성을 상상합니다. 어머니 황후, 그녀의 미소, 그녀가 처음으로 그에게 인사했을 때의 말, 그리고 그는 영구차에 탄 그녀 자신의 얼굴과 당시 Zubov와의 충돌을 기억합니다. 그녀의 손에 접근할 권리를 위해 그녀의 관을.
"아, 빨리, 빨리 그 때로 돌아가서 이제 모든 것이 최대한 빨리, 최대한 빨리 끝나서 나를 내버려 두도록!"

Nikolai Andreich Bolkonsky 왕자의 사유지 인 Bald Mountains는 스몰 렌 스크에서 60 정점, 그 뒤에, 모스크바 도로에서 3 정점에 위치해 있습니다.
같은 날 저녁, 왕자가 Alpatych에게 명령을 내렸을 때, Desalles는 Marya 공주와의 만남을 요구하면서 왕자가 완전히 건강하지 않았고 그의 안전을 위해 어떤 조치도 취하지 않았기 때문에 그녀에게 알렸고 Andrei 왕자의 편지에서 다음과 같이 말했습니다. 그가 Bald Mountains에 머물고 있었음이 분명합니다. 안전하지 않다면 그는 Alpatych와 함께 Smolensk 지방의 수장에게 편지를 써서 상황과 위험 정도에 대해 알려달라고 정중하게 조언합니다. 볼드산맥(Bald Mountains)이 노출되어 있습니다. Desalle은 Marya 공주를 위해 주지사에게 편지를 썼고 그녀가 서명했으며 이 편지는 주지사에게 제출하고 위험할 경우 가능한 한 빨리 반환하라는 명령과 함께 Alpatych에게 전달되었습니다.
모든 명령을받은 Alpatych는 가족과 함께 흰색 깃털 모자 (왕자 선물)를 쓰고 왕자처럼 막대기를 들고 잘 먹은 Savras 세 마리가 포장 된 가죽 텐트에 앉으러 나갔습니다.
종은 묶여 있었고 종은 종이 조각으로 덮여있었습니다. 왕자는 누구도 종을 들고 대머리산에 타는 것을 허락하지 않았습니다. 그러나 Alpatych는 긴 여행에서 종소리와 종소리를 좋아했습니다. Alpatych의 궁중, zemstvo, 점원, 요리사-흑인, 백인, 두 명의 노파, Cossack 소년, 마부 및 다양한 하인이 그를 배웅했습니다.