Coanda-efekti

Coanda-efekti

Veden virtauksen Coandan vaikutus

Coanda-ilmiö osoitetaan yleensä käyttämällä vesivirtausta kahdesta syystä. Toinen on, että veden virtaus on näkyvissä, ja toinen on, että veden virtauksen Coanda-vaikutus on paljon ilmeisempi kuin ilman virtauksen.

Tässä on petoksen elementti, koska ilmassa olevan veden virtauksen Coandal-vaikutus on samanlainen kuin ilmavirran, mutta periaate on täysin erilainen. Syy siihen, miksi ilmassa oleva vesivirta pyrkii kiinteään seinään, on se, että veden ja kiinteän aineen välillä tapahtuu adsorptio ja vesivirran pinnalla on jännitystä. Näiden kahden voiman yhteisvaikutus vetää vettä "kohteen" seinää, mikä voidaan ymmärtää siten, että kiinteä aine imee vettä.

Tiedämme, että vedellä on erittäin korkea pintajännitys, joten Coanda-ilmiö on hyvin ilmeinen, esimerkiksi kun kaadat viiniä, jos et kaada sitä tarpeeksi nopeasti, viini valuu alas pullon kylkeä ja vesi pyörii 180 astetta painovoiman uhalla.

Adsorption ja pintajännityksen aiheuttama Coanda-ilmiö ei ole keskustelumme painopiste, vaan keskitymme Coanda-ilmiöön, joka on samassa nesteessä, joko kaasussa tai nesteessä, mutta vapaata pintaa ei ole, eli ei ole pintajännitystä.

Ilmavirran Coandan vaikutus

Coanda-ilmiö esiintyy myös ilmavirrassa, mutta toisin kuin veden virtauksessa ilmassa, kaasujen välillä ei ole vetoa, vain paine. Siksi ei ole "imu ohi" kaasussa, tunne "imu ohi", itse asiassa painetaan ohi, käyttö ilmakehän paineen.

Mutta seinät voivat silti imeä kaasua, mikä luo Coanda-ilmiön. Ilmeisesti seinän lähellä olevan alhaisen paineen vuoksi ilmavirta kulkee ulkoilmakehän kautta.

Keskusvoimaa voidaan käyttää selittämään kaasun matalaa painetta seinän lähellä. Kun kaasu virtaa kaarevaa seinää pitkin, virtaus liikkuu käyrässä, mikä vaatii keskipitkän voiman. Koska kaasulla ei ole imua, tämä keskipitkävoima saadaan aikaan vain kaasun sisällä olevan paineen avulla. Seinästä poispäin olevan puolen ilmavirtaan kohdistuu ilmakehän paine, joten seinän lähellä olevan puolen paineen tulee olla ilmakehän painetta alhaisempi, jotta muodostuu keskipitkävoima.

Coanda-efekti

Coanda-ilmiö virtauksessa johtuu kaasun viskositeetista. Suihkun sivujen ja ilman välillä on kitkaa, ja tämä kitka johtuu kaasun viskositeetista. Suihku kuljettaa jatkuvasti pois ympärillään olevan muuten staattisen ilman, mikä alentaa ympäristön ilmanpainetta. Mutta se painehäviö on hyvin, hyvin pieni. Kuinka pieni? Ilmasuihku, jonka nopeus on 30 m/s, alentaa ympäristön painetta lähellä vain noin 0,5 Pa. Tämä painehäviö ei riitä "vetämään" virtausta seinään, mikä aiheuttaa havaittavan Coandal-ilmiön. Kuitenkin, kun seinät ovat olemassa, alipaine moninkertaistuu.

Kun suihkun toisella puolella on seinä seinän esteen vuoksi, sen jälkeen kun suihku on ottanut osan ilmasta, alkuperäinen paikka ei saa tarpeeksi ilmaa, paikallinen paine laskee ja ilma virtaus puristuu seinään molemmilla puolilla olevan epätasapainoisen paineen vuoksi. Toisin sanoen suihkun kuljettama ilma täydentyy enemmän itse suihkulla.

Kun seinä taipuu ulospäin, virtauksen ja seinän välissä on tilapäinen "kuollut alue", jossa ei ole virtausta, olettaen, että virtaus on aluksi vaakasuora. Virtaava ilma vie jatkuvasti ilmaa kuolleelta vesialueelta ja suihkuvirtaus lähestyy vähitellen seinää. Lopuksi, kun paine-eron synnyttämä keskivoima molemmilla puolilla suihkuvirtausta juuri vastaa suihkuvirran kääntöastetta, virtaus saavuttaa tasapainon ja suihkuvirtaus virtaa pitkin kaarevaa seinämää.

Coanda-ilmiön merkitys

Coanda-ilmiö (joskus käännettynä Coanda-ilmiöksi) on avain kohoamiseen kantosiipiin. Koska kantosiipin nousu johtuu pääasiassa siitä, että yläpinta "imee" ilmaa alas.

Henri CoandÇ oli romanialainen keksijä ja aerodynamiikka, joka käytti ensimmäisen kerran Coanda-ilmiötä. Lentokoneen keksintö on monien ihmisten tulos, eikä sitä voida lukea yhdelle henkilölle, suurin kunnia harjoituksesta kuuluu Wrightin veljeksille, teorian pioneerin pitäisi luultavasti mennä Coandaan.

Coanda oli myös suihkukoneiden edelläkävijä, ja uskotaan, että vuonna 1910 Coanda lensi onnistuneesti CoandÄ-1910-nimisellä lentokoneella.

Kone ei ole suihkukone, jossa on suihkumoottori, mutta siinä ei ole potkuria ja nokassa paksu putki, joka puhaltaa ilmaa. Suihkun lähde on keskipakotuuletin, jonka kautta ilma ohjataan taakse työntövoiman saamiseksi.

Lue liikaa

Coanda-ilmiötä voidaan käyttää lentokoneiden nostokorkeuden lisäämiseen, mutta näihin menetelmiin on myös sekoitettu jonkin verran näennäistä tietoa. Esimerkiksi tässä on Coanda-lentokone, joka väittää lisäävänsä nostoa. Potkuri voi pitää sen leijumassa, mutta nyt siinä on potkurin alla kuori, joka väittää käyttävänsä Coanda-ilmiötä lisäämään ilmaa alas nostamisen lisäämiseksi. Itse asiassa tämä ei ole hintansa arvoista, koska kuori toimii yleensä esteenä ilmavirralle ja vain vähentää nostovoimaa.