🛩️ Tunel aerodynamiczny
Linie prądu przepływu potencjalnego wokół profilu, walca, kuli lub płaskiej płyty z kolorowaniem ciśnienia Cp=1−(v/U)², punktami stagnacji i cyrkulacją Γ dającą siłę nośną L=ρUΓ (Kutta–Żukowski). Zwiększ kąt natarcia, by wywołać przeciągnięcie.
O tej symulacji
Ten symulator buduje rzeczywiste rozwiązania przepływu potencjalnego, nakładając jednorodny strumień, dublet (który tworzy walec) oraz wir o sile Γ dodający cyrkulację — kształt profilu jest generowany jako odwzorowana, wygięta łza z użyciem tego samego pola. Kolor linii prądu podąża za rzeczywistym współczynnikiem ciśnienia Cp = 1 − (v/U)² z równania Bernoulliego, siła nośna jest obliczana z twierdzenia Kutty-Żukowskiego L = ρ·U·Γ, a prosty wskaźnik warstwy przyściennej włącza się po przekroczeniu krytycznego kąta natarcia, symulując oderwanie przepływu i przeciągnięcie.
🔬 Co pokazuje
Jak skrzydła w rzeczywistości generują siłę nośną: cyrkulacja wokół ciała przyspiesza przepływ po jednej stronie i spowalnia po drugiej, a zgodnie z zasadą Bernoulliego szybsza strona ma niższe ciśnienie — różnica ciśnień na ciele to siła nośna, dokładnie tak, jak opisuje twierdzenie Kutty-Żukowskiego.
🎮 Jak korzystać
Wybierz preset (przelot przy niskim AoA, przeciągnięcie przy wysokim AoA, walec Kármána, płaska płyta) lub wybierz bezpośrednio kształt ciała (profil, walec, kula, płaska płyta); przeciągnij kąt natarcia α, prędkość wiatru U i krzywiznę/cyrkulację, by przekształcić przepływ; obserwuj współczynnik siły nośnej, współczynnik oporu, liczbę Reynoldsa, cyrkulację Γ i stan przepływu aktualizujące się na żywo wraz z liniami dymu i kolorowanymi liniami prądu.
💡 Czy wiesz, że?
Sama teoria przepływu potencjalnego przewiduje zerowy opór dla dowolnego kształtu (paradoks d'Alemberta) i nigdy nie przewiduje przeciągnięcia — rzeczywiste przeciągnięcie zachodzi wyłącznie z powodu lepkości w cienkiej warstwie przyściennej, dlatego ten symulator musi dodać osobną, jawną regułę, by odtworzyć nagły spadek siły nośnej widoczny przy wysokim kącie natarcia.
Najczęściej zadawane pytania
Czym jest cyrkulacja Γ i dlaczego tworzy siłę nośną?
Cyrkulacja to netto rotacyjna składowa dodana do przepływu wokół ciała; zgodnie z twierdzeniem Kutty-Żukowskiego siła nośna na jednostkę rozpiętości równa się ρ·U·Γ, więc większa cyrkulacja — wynikająca z większej krzywizny lub wyższego kąta natarcia — bezpośrednio zwiększa siłę nośną.
Dlaczego linie prądu zmieniają kolor wzdłuż swojej długości?
Kolor koduje lokalny współczynnik ciśnienia Cp = 1 − (v/U)², wywodzący się z równania Bernoulliego; tam gdzie linie prądu się zagęszczają, przepływ przyspiesza i Cp maleje (niebieski, podciśnienie), a w pobliżu punktów stagnacji przepływ zwalnia i ciśnienie rośnie (czerwony).
Co powoduje przeciągnięcie skrzydła?
Po przekroczeniu krytycznego kąta natarcia niekorzystny gradient ciśnienia na górnej powierzchni staje się zbyt silny, by cienka warstwa przyścienna mogła go pokonać, więc przepływ odrywa się od powierzchni, siła nośna gwałtownie spada, a opór gwałtownie rośnie — wizualizowane tu jako rozpad dymu w turbulentny ślad.
Czym jest ulica wirowa Kármána widoczna za walcem?
To naprzemienny wzór wirów odrywających się z przeciwnych stron opływanego ciała, takiego jak walec, gdy płyn płynie wokół niego — klasyczne zjawisko niestacjonarnego śladu, występujące w szerokim zakresie liczb Reynoldsa, zasygnalizowane w trybie walca tego modelu.
Dlaczego liczba Reynoldsa ma tu znaczenie?
Re = ρUL/μ porównuje siły bezwładności do sił lepkości i determinuje, jak cienka jest warstwa przyścienna oraz kiedy przepływ przechodzi w turbulentny — rządzi rzeczywistym oporem i zachowaniem przy przeciągnięciu, mimo że samo podstawowe rozwiązanie przepływu potencjalnego w tej symulacji jest niezależne od liczby Reynoldsa.