Теоретический вопрос к практикам

[lop]

Тут некая заковыка в том, что передний торец трубки Пито должен быть развёрнут строго поперёк потока, только тогда она будет мерять скоростной напор (а по нему можно определить и скорость) в данной точке потока. На передней кромке шверта мало того, что поток искажён, так ещё и скорость в пределах небольшого участка, порядка толщины шверта, меняется от 0 ( в критической точке) до максимума, соответственно, скоростной напор, измеренный трубкой, меняется от максимума (в критической точке) до минимума. Положение критической точки не фиксировано, оно зависит от угла дрейфа доски, так что если торец трубки Пито расположить на поверхности (передней кромки) шверта, давление она покажет достаточно неопределённое. То есть трубка должна торчать впереди шверта на расстояние хотя бы в пару его толщин, в этом случае торец хоть и не будет строго перпендикулярен потоку (из-за дрейфа и дифферента), но всё же датчик будет показывать осмысленную информацию.
А если трубку Пито повернуть назад, то вся вода из неё вытечет ...и к ней придётся подключать манометр для замера разряжения.

[mm7]

Манометр на разражение это понятно. Но зато, если трубка гибкая, то она сама направится вдоль потока. Водоросли будут слетать, дырка не будет так забиваться...

[latad]

Сообщение от mm7

Я почитал про подобные системы для каное. Говорят трубка датчика быстро забивается всяким г и точность теряется.
А если трубку назад повернуть. Чтоб работала не на положительном а на отрицательном давлении.
Как думаешь, получится?

Трубка будет в возмущённом потоке, а когда она впереди - то нет.

Сообщение от lop

Тут некая заковыка в том, что передний торец трубки Пито должен быть развёрнут строго поперёк потока, только тогда она будет мерять скоростной напор (а по нему можно определить и скорость) в данной точке потока. На передней кромке шверта мало того, что поток искажён, так ещё и скорость в пределах небольшого участка, порядка толщины шверта, меняется от 0 ( в критической точке) до максимума, соответственно, скоростной напор, измеренный трубкой, меняется от максимума (в критической точке) до минимума.

Трубка (стальная из нержавейки) у меня торчала впереди шверта на 40мм. Так как при не точно прямом потоке там присутствует cos ß, то ошибка при небольшом отклонении от направления точно в трубку большой не будет.

[mm7]

Сообщение от latad

Трубка будет в возмущённом потоке, а когда она впереди - то нет.

Ну да, турбуленция будет. Но она вроде должна усреднится.
А вот тут какой-то грамотный чувак отвечает
http://www.vansairforce.com/communit...p?t-56631.html

Сообщение от Alex

I don't think the turbulence would be too much of an issue because the frequencies of the turbulence would be much higher than what a pitot static system could respond to. The air in the tubes has a lower resonant frequency. For this reason, pitot tubes typically aren't used to measure turbulence in wind tunnel tests.

Сообщение от перевод

Я не думаю что турбуленция будет большой проблемой потому что частоты турбуленции будут намного больше чем те на которые статическая система Питот могла-бы отреагировать. Воздух в трубке имеет более низкую частоту резонанса. По этой причине трубки Пито не используются для измерений турбуленции в тестах в воздушных туннелях (аэродинамических трубах (я))

[lop]

Чуваг не сильно грамотный. При чём тут вообще "частота резонанса" воздуха в трубке? Да воздух в трубке слишком инерционен, чтобы отслеживать пульсации давления в пограничном слое или следе за телом, воздух в трубке будет сглаживать пульсации давлений в турбулентном потоке, а трубка с манометром - просто измерять осреднённое давление, чего вроде бы и добиваемси.
Тут проблема в ином. Когда трубка Пито повернута вперёд, то предполагается, что на её торце находится критическая точка, в которой жидкость, имевшая ранее, выше по потоку скорость V, останавливается. И её кинетическая энергия переходит в потенциальную, которую мы и можем замерить по высоте столба жидкости в трубке. Чисто теоретически, в невязкой среде, при разворачивании трубки назад на её торце тоже должна образоваться критическая точка с нулевой скоростью и с точно таким же повышенным давлением, как и у развёрнутой вперёд. Но из-за вязкости среды задней критической точки не существует, она "тонет" в следе за телом самой трубки, заполненным вихрями, и вместо повышенного давления на торце развёрнутой назад трубки Пито будет пульсирующее пониженное, которое и вызовет вытекание жидкости, а не её подъём.

[mm7]

Лоп, да это понятно все. Но мы же можем замерить отрицательное давление. И оно тоже статическое. И оно будет обратно пропорционально скорости. Я об этом говорю.

Думаю, что в моторках и катерах так не делают (обратнонаправленную трубку) только потому, что есть предел скорости, дальше которого образуется кавитация и потом вакуум. И все, после этого все скорости практически не отличимы - вакуум. И эти скорости где-то начинаются с 60-70кмч.
Но нам-то до этих скоростей не доехать.

А насчет чувака, народ говорил, типа турбуленция будет снижать точность, типа "стрелка" от нее мандражать будет. А он сказал - нет. И грамотно обосновал. Ты-ж тоже самое сказал.

[lop]

Отрицательное давление замерить мы не можем. По двум причинам. Во-первых, если говорить строго, то отрицательного давления не может быть, потому что давление = 0 это вакуум. Во-вторых, если даже условиться считать, что давление равно нулю, когда оно равно не нулю, а давлению атмосферы на уровне моря, то если давление под водой в какой-то точке становится "отрицательным" в этом смысле, то из воды начинает активно выделяться в виде пузырьков растворённый в ней воздух и водяной пар - вода в этой точке начинает "кипеть". Вот это и есть кавитация, от неё до вакуума как до Пекина пешком - целая атмосфера. Ну и естессено, твоя трубка Питота вместе с присобаченным к ней манометром ничего ниже атмосферного давления не покажет. И, разумеется, это давление никоим образом не будет пропорционально скорости.
"Эти скорости", если верить latadу, начинаются не с 60-70км/ч, а с 12-14, и даже раньше. То, что образуется за кормой доски - тоже своего рода каверна, за транцем; скорость начала кавитации зависит от локальной скорости в точке потока и от гидростатического давления, которое было в этой точке до возмущения жидкости в ней. Транец пересекает водную поверхность, поэтому сразу, как только доска двинется с места, уровень жидкости за транцем начинает понижаться - каверна, представляющая собой всё надводное пространство над доской начинает в этом месте расти, даже на малой скорости.
Читать: обтекание шара в идеальной жидкости, критические точки, принцип действия трубки Пито, обтекание шара в вязкой жидкости.

[mm7]

Ну, прям так сразу с небольшим понижением давления вода начинает кипеть? Эдак если нечто с обрубленным задним концом запустить под водой то даже при малой скорости должна начаться кавитация. Но она не начинается. Своя инерция для этого есть. Кавитация, заметная, а не микроскопическая, начинается только с существенных скоростей и гораздо меньших давлений.

По твоему если из бутылки наполовину наполненной водой засосать воздух ртом, то вода тут же вскипит и пар опять уровняет давление? Нифига. Даже с колой или пивом это так быстро не произойдет. Надо несколько секунд. А с негазированой водой замучаешься ждать.


Пример с поверхностной кавити за кормой не подходит. Т.к. яма за крмой у лодки заполняется атмосферным воздухом. И это называется не кавитация а вентиляция.
И создать вентиляцию гораздо легче, чем кавитацию.
Потому гребок не очень заглубленным веслом, который создает вентиляцию, легко можно проделать руками. А если подзаглубить весло, чтоб вентиляция не создавалась, то попробуй-ка руками создать кавитацию. Вряд-ли человечьей силы хватит.
Так что твое обьяснение не убедительно. На заднем конце заглубленной трубки должно появляться отрицательное динамическое давление, которое отнимается от статического давления на этой глубине. И оно должно быть обратно пропорционально скорости.
Но это давление будет по модулю меньше чем было-бы на трубке дыркой вперед, т.к. за трубкой трением тащится вода, и скорость потока относительно задней дырке будет несколько меньше, чем относительно передней. Поэтому трубку надо как можно более короткую. Наверное...

Вообще я все больше склоняюсь к установке какого-либо электронного датчика давления, направленного вперед конечно, как и трубка Пито. Пьезорезистивного, или емкостного например, и какой нибудь простейший прибор будет мерить сопротивление или емкость. Такой датчик не засорится.

[latad]

Сообщение от mm7

Ну, прям так сразу с небольшим понижением давления вода начинает кипеть? Эдак если нечто с обрубленным задним концом запустить под водой то даже при малой скорости должна начаться кавитация. Но она не начинается. Своя инерция для этого есть. Кавитация, заметная, а не микроскопическая, начинается только с существенных скоростей и гораздо меньших давлений.

По твоему если из бутылки наполовину наполненной водой засосать воздух ртом, то вода тут же вскипит и пар опять уровняет давление? Нифига. Даже с колой или пивом это так быстро не произойдет. Надо несколько секунд. А с негазированой водой замучаешься ждать.


Пример с поверхностной кавити за кормой не подходит. Т.к. яма за крмой у лодки заполняется атмосферным воздухом. И это называется не кавитация а вентиляция.
И создать вентиляцию гораздо легче, чем кавитацию.
Потому гребок не очень заглубленным веслом, который создает вентиляцию, легко можно проделать руками. А если подзаглубить весло, чтоб вентиляция не создавалась, то попробуй-ка руками создать кавитацию. Вряд-ли человечьей силы хватит.
Так что твое обьяснение не убедительно. На заднем конце заглубленной трубки должно появляться отрицательное динамическое давление, которое отнимается от статического давления на этой глубине. И оно должно быть обратно пропорционально скорости.
Но это давление будет по модулю меньше чем было-бы на трубке дыркой вперед, т.к. за трубкой трением тащится вода, и скорость потока относительно задней дырке будет несколько меньше, чем относительно передней. Поэтому трубку надо как можно более короткую. Наверное...

Вообще я все больше склоняюсь к установке какого-либо электронного датчика давления, направленного вперед конечно, как и трубка Пито. Пьезорезистивного, или емкостного например, и какой нибудь простейший прибор будет мерить сопротивление или емкость. Такой датчик не засорится.

При наличии нафигаторов в современном мире все разговоры о датчиках давления как измерителях скорости в пользу бедных. При всех проблемах с точностью в диапазоне низких скоростей, нафигатор всё равно окажется точнее. Более того, возможность записать трек и применить потом математическую обработку у нафигатора есть, а у манометра с капиллярной трубкой и у всяких датчиков давления - только в мечтах.

[mm7]

Ну да, конструкторы самолетов, вертолетов и тп наверное не знают про существование ГПС, или бедные, раз до сих пор ставят трубки.

Датчик с Расбери Пай или Ардуино тоже может записать.
Но мне просто интересно на ходу смотреть.

[latad]

Сообщение от mm7

Ну да, конструкторы самолетов, вертолетов и тп наверное не знают про существование ГПС, или бедные, раз до сих пор ставят трубки.

Самолёты/вертолёты в воздухе и там, кроме того, другой подход в принципе. Здесь же это не яхта, на которой датчик никак не влияет, представь себе, что в район стальной трубки Пито попала нога... Лишняя возможность травмы может обойтись дороже всех возможностей измерить скорость.

[mm7]

Сообщение от latad

Самолёты/вертолёты в воздухе и там, кроме того, другой подход в принципе. Здесь же это не яхта, на которой датчик никак не влияет, представь себе, что в район стальной трубки Пито попала нога... Лишняя возможность травмы может обойтись дороже всех возможностей измерить скорость.

Вот я и предлагал мягкую трубку болтающуюся назад. Или электронный.

Как туда нога попадет? Только при водном старте. Эдак и о плавник порезаться можно.

[latad]

Сообщение от mm7

Вот я и предлагал мягкую трубку болтающуюся назад. Или электронный.

Как туда нога попадет? Только при водном старте. Эдак и о плавник порезаться можно.

А если спереди трубка - то можно порезаться с двух сторон, причём, трубка гораздо опасней, можно не просто порезаться, а вырвать клок мяса вместе с сосудами и погибнуть от кровопотери не успев даже лечь на доску.
Что касается "порезаться" - то я уже имел удовольствие нарваться на формульный плавник, меня спасло, что я умею останавливать кровь дистанционно, без жгутов и зажимов. Правда, при нагрузке не надолго, но пройти полмили хватило, а при разборке паруса на берегу кровь уже хлестала (парус теперь кровавый, так и не отмылся до конца ). И порезался я не при старте, а при падении, точнее, спрыгивании за корму. Теперь зато знаю, что на Формуле падать и прыгать можно куда угодно, но не за корму. Не попал бы пальцем ноги точно в плавник - распорол бы ногу выше колена или пузо с куда более серьёзными последствиями.

[mm7]

Сообщение от latad

меня спасло, что я умею останавливать кровь дистанционно, без жгутов и зажимов. Правда, при нагрузке не надолго, но пройти полмили хватило, а при разборке паруса на берегу кровь уже хлестала (парус теперь кровавый, так и не отмылся до конца ).

Ух-ты, как это? Научи в мед разделе?

Сообщение от latad

И порезался я не при старте, а при падении, точнее, спрыгивании за корму. Теперь зато знаю, что на Формуле падать и прыгать можно куда угодно, но не за корму. Не попал бы пальцем ноги точно в плавник - распорол бы ногу выше колена или пузо с куда более серьёзными последствиями.

Как это "за корму"? Че-то не могу себе представить, как спрыгивая назад с кормы, на ходу, можно че-то повредить, тем более пузо.
Как я понимаю, тушка в воде сразу останавливается, а доска еще летит вперед. Причем ноги останавливаются раньше, и должны быть "заднее" головы и рук. А доска в тот момент уже сильно убежать вперед должна.

Или ты гик не отпускал?

[mm7]

Аааа! Зашел в тупик. В математический.
Математики есть? А то я забыл уже всё.

Короче, пишу програмку типа Велосити Предикшн. Сопротивление корпуса рассчитывается по методу КАПЕР. Тяга паруса на вымпельном ветре, углы, все дела...
Но вот в чем закавыка. Скорость зависит от сопротивления, а сопротивление от скорости (нелинейно). Замкнутый круг получается.
Т.е. например для момента Т1 найду я скорость V1, по этой скорости найду сопротивление R1, но с учетом этого сопротивления скорость V1 должна была бы быть меньше, назовем ее V1`. И получается V1` < V1.
А значит надо опять искать R1` и от него V1``, и опять от нее R1`` и от нее V1``` и так далее по кругу пока не сойдется, пока не наступит равенство R1``...` = R1``...``.

Понимаете?
Т.е. тут надо как-то через дифуры....

Вот, нашел страничку, где примерно то что надо. http://oregonstate.edu/instruct/mth2...02/resist.html
Но они там, сволочи, сопротивление линейно скорости берут, не квадратично.
Как бы переделать формулу "An Explicit Formula for Speed at Time t" под квадрат скорости?
Т.е начать надо не с Fair = -ks(t) а с Fair = -ks^2(t).
A?

Или тупо уменьшить дельта Т до милисекунды и забить на разницу V1` и V1?
Или гонять цикл на сходимость? Но как-то хотелось бы элегантно, аналитически, а не грубой силой...