ГИДРОДИНАМИКА ПОДВОДНОГО КРЫЛА

Раздел «Гидродинамика»

Обтекание подводных крыльев, движущихся под свободной поверхностью: влияние поверхности, кавитация, методы расчёта.

Раздел теории крыла, изучающий обтекание подводных крыльев — крыльев, которые движутся под свободной поверхностью воды.

Влияние свободной поверхности

Свободная поверхность уменьшает подъёмную силу и гидродинамическое качество крыла: гидродинамические характеристики меняются из-за того, что разрежение на верхней (засасывающей) стороне профиля становится меньше. Чем меньше отношение расстояния до поверхности к хорде крыла, тем сильнее это влияние.

Теоретически влияние поверхности на характеристики крыла сводится к выполнению граничного условия постоянного давления на поверхности воды; при предельно малых скоростях оно переходит в граничное условие на твёрдой стенке. На больших скоростях весомость жидкости не проявляется, и задачу о подводном крыле можно свести к задаче о двух крыльях под одинаковым углом атаки на равном расстоянии от поверхности (биплан). Такое упрощение допустимо при числах Фруда больше 4—5.

Методы

Реальные подводные крылья обычно имеют удлинение, позволяющее применять методы теории крыла конечного размаха: они сводят пространственную задачу к плоской. Плоскую задачу решают методами функций комплексного переменного либо методом особенностей, а граничные условия на поверхности крыла и на границе сред линеаризуют. Это допустимо, потому что толщина и кривизна крыла и углы атаки малы.

Из-за больших скоростей на подводных крыльях часто возникает кавитация, поэтому в теории значительное развитие получило изучение кавитирующих крыльев. Основные результаты относятся к плоским задачам. Для крыльев малого и среднего удлинения, когда сведение к плоской задаче даёт большие погрешности, применяют главным образом экспериментальные методы — особенно для кавитирующих крыльев.

Результаты гидродинамики подводного крыла широко используют при проектировании судов на подводных крыльях. См. также: гидродинамическое качество.