Hiệu ứng Coanda

Hiệu ứng Coanda

Hiệu ứng Coanda của dòng nước

Hiệu ứng Coanda thường được chứng minh bằng dòng nước, vì hai lý do. Một là dòng nước có thể nhìn thấy được, và hai là hiệu ứng Coanda của dòng nước rõ ràng hơn nhiều so với dòng không khí.

Có một yếu tố lừa dối ở đây, bởi vì hiệu ứng Coandal của dòng nước trong không khí tương tự như hiệu ứng của dòng không khí, nhưng nguyên tắc thì hoàn toàn khác. Sở dĩ dòng nước trong không khí có xu hướng nghiêng về phía tường rắn là do có sự hấp phụ giữa nước và chất rắn, đồng thời có lực căng trên bề mặt dòng nước. Tác động tổng hợp của hai lực này kéo nước "về phía" tường, có thể hiểu là nước bị hút bởi chất rắn.

Chúng ta biết rằng nước có sức căng bề mặt rất cao nên hiệu ứng Coanda rất rõ ràng, ví dụ như khi bạn rót rượu, nếu bạn không rót đủ nhanh, rượu sẽ chảy xuống thành chai, và nước sẽ xoay 180 độ, bất chấp trọng lực.

Hiệu ứng Coanda, gây ra bởi sự hấp phụ và sức căng bề mặt, không phải là trọng tâm của cuộc thảo luận của chúng ta, nhưng chúng ta sẽ tập trung vào hiệu ứng Coanda tồn tại trong cùng một chất lỏng, chất khí hoặc chất lỏng, nhưng không có bề mặt tự do, tức là không có sức căng bề mặt.

Hiệu ứng Coanda của luồng không khí

Hiệu ứng Coanda cũng tồn tại trong luồng không khí, nhưng không giống như dòng nước trong không khí, không có lực hút giữa các loại khí mà chỉ có áp suất. Do đó, không có "quá khứ hút" trong khí, cảm giác "quá khứ hút", trên thực tế, được ép qua, sử dụng áp suất khí quyển.

Nhưng các bức tường vẫn có thể hút khí, tạo ra hiệu ứng Coanda. Rõ ràng, do áp suất thấp ở gần bức tường, luồng không khí được khí quyển bên ngoài mang theo.

Lực hướng tâm có thể được sử dụng để giải thích áp suất thấp của khí gần tường. Khi một chất khí chảy dọc theo một bức tường cong, dòng chảy sẽ chuyển động theo một đường cong, điều này đòi hỏi một lực hướng tâm. Vì chất khí không có lực hút nên lực hướng tâm này chỉ có thể được cung cấp bởi áp suất bên trong chất khí. Luồng không khí ở phía cách xa tường chịu áp suất khí quyển, do đó áp suất ở phía gần tường phải thấp hơn áp suất khí quyển để tạo thành lực hướng tâm.

Hiệu ứng Coanda

Hiệu ứng Coanda trong dòng chảy là do độ nhớt của khí. Có ma sát giữa các mặt của máy bay phản lực và không khí, và ma sát này được gây ra bởi độ nhớt của khí. Máy bay phản lực liên tục mang đi không khí tĩnh xung quanh nó, làm giảm áp suất khí quyển của môi trường. Nhưng sự sụt giảm áp suất đó là rất, rất nhỏ. Nhỏ như thế nào? Một luồng khí với tốc độ 30m/s sẽ chỉ làm giảm áp suất xung quanh xung quanh khoảng 0,5Pa. Độ giảm áp suất này không đủ để "hút" dòng chảy vào tường, gây ra hiệu ứng Coandal đáng chú ý. Tuy nhiên, một khi có những bức tường, áp lực tiêu cực được nhân lên.

Khi có một bức tường ở một bên của máy bay phản lực, do rào cản của bức tường, sau khi máy bay phản lực lấy đi một phần không khí, vị trí ban đầu không thể bổ sung đủ không khí, áp suất cục bộ sẽ giảm và không khí dòng chảy sẽ bị ép vào tường do áp suất không cân bằng ở cả hai bên. Nói cách khác, không khí do máy bay phản lực mang đi sẽ được chính máy bay phản lực bổ sung nhiều hơn.

Khi bức tường uốn cong ra ngoài, có một "vùng chết" tạm thời không có dòng chảy giữa dòng chảy và bức tường, giả sử ban đầu dòng chảy nằm ngang. Luồng không khí liên tục lấy đi không khí trong vùng nước chết, và luồng phản lực dần dần đến gần bức tường. Cuối cùng, khi lực hướng tâm được tạo ra bởi sự chênh lệch áp suất ở cả hai phía của luồng phản lực vừa khớp với mức độ quay của luồng phản lực, thì luồng đạt đến trạng thái cân bằng và luồng phản lực chảy dọc theo bức tường cong.

Tầm quan trọng của hiệu ứng Coanda

Hiệu ứng Coanda (đôi khi được dịch là Hiệu ứng Coanda) là chìa khóa để tạo ra lực nâng trong cánh máy bay. Bởi vì lực nâng của cánh máy bay chủ yếu là do bề mặt bên trên "hút" không khí xuống.

Henri CoandÇ là một nhà phát minh và nhà khí động học người Romania, người đầu tiên sử dụng hiệu ứng Coanda. Việc phát minh ra máy bay là thành quả của nhiều người và không thể quy cho riêng ai, vinh dự cao nhất cho việc thực hành thuộc về anh em nhà Wright, người tiên phong về lý thuyết có lẽ thuộc về Coanda.

Coanda cũng là người đi tiên phong trong lĩnh vực máy bay phản lực, và người ta tin rằng vào năm 1910, Coanda đã bay thành công chiếc máy bay có tên là Coandā-1910.

Máy bay không phải là loại máy bay có động cơ phản lực, nhưng nó không có cánh quạt và một ống dày ở mũi để thổi khí. Nguồn của phản lực là một quạt ly tâm, qua đó không khí được hướng ra phía sau để lấy lực đẩy.

Đọc quá nhiều vào

Hiệu ứng Coanda có thể được sử dụng để tăng lực nâng của máy bay, nhưng những phương pháp này cũng được trộn lẫn với một số giả khoa học. Ví dụ, đây là một chiếc máy bay Coanda tuyên bố tăng lực nâng. Cánh quạt có thể giữ cho nó lơ lửng, nhưng bây giờ nó có một lớp vỏ bên dưới cánh quạt, tuyên bố sẽ sử dụng hiệu ứng Coanda để đẩy nhiều không khí xuống dưới nhằm tăng lực nâng. Trên thực tế, điều này không đáng với chi phí vì lớp vỏ thường hoạt động như một rào cản đối với luồng không khí và chỉ làm giảm lực nâng.