Coanda etkisi (Romen mühendis adını Henri Coanda doğum, 1886 ) çekim ya da bir jet eklenmesidir sıvı aktığı bir dışbükey yüzey tarafından kısıtlanmaktadır. Akışkan yüzeyi takip eder ve akış yönünde olduğundan farklı bir yörünge ile yüzeyden ayrılmadan önce bir sapmaya uğrar. Bu fenomeni "akışkan akışında sabit bir çatallanma" olarak tanımlayabiliriz .
Bu etki kısmen bir uçak kanadının ( kaldırma ) işleyişinin kökenindedir .
Çok basit bir Coandă etkisi, bir şişenin yuvarlak gövdesine teğetsel olarak yaklaşarak, bir saç kurutma makinesinin hava akımının saptırıldığı ve şişeyi atladığı gözlemlenebilir. Coandă etkisinin bir başka iyi bilinen örneği, bir topun bir saç kurutma makinesinin başlığının üzerinde aerodinamik olarak havaya kaldırıldığı, genellikle “Bernoulli” olarak adlandırılan deneyden gözlemlenebilir (karşıdaki resim). Saç kurutma makinesinin nefesini dikey olarak verdiği durumda bu deneyim oldukça kolay anlaşılırsa, bu saç kurutma makinesini eğdiğimizde yansıma daha karmaşık hale gelir, topun hava akımına tutsak kaldığını gördüğümüz bir durum. Coandă etkisiyle topun hava akımının altında tutulduğunu düşünebiliriz .
Benzer şekilde, topspin spor toplarında da Coandă etkisi kullanılabilir. Bir top ileriye doğru atıldığında ve dönme hareketi yaptığında, topun üzerinden geçen havanın kısmı top atlanarak aşağı doğru yön değiştirir ( Magnus etkisi ).
Aynı deney, dönemeyen ve yuvarlak tabanı yukarı doğru yönlendirilen bir jet tarafından atlanan ve test tüpünün tabanı aşağı doğru bükülen bir test tüpünü destekleyerek Magnus etkisi olmadan gerçekleştirilebilir (karşıdaki resim).
Akışkanın komşu bir dışbükey cismin yüzeyini takip ettiği ve akış yönünde olduğundan farklı bir yörünge ile ondan ayrılmadan önce bir sapmaya uğradığı gözlemi eskidir. Daha sonra fenomen, 1800 yılında İngiliz fizikçi Thomas Young tarafından aşağıdaki terimlerle bilim dünyasının dikkatine sunuldu :
"Ateşi bir mumdan (cam üreticisinin) bir üfleme borusunun hava akışına çeken yanal basınç, belki de bir engelin yakınındaki bir hava akışının sapmasına yardımcı olan basınçla tamamen aynıdır. İnce bir hava akımının su yüzeyinde yarattığı etkiyi işaretleyelim. Dışbükey bir cismi ağın kenarına değdirelim, akım cisme doğru sapınca çarpmanın yeri belli olur; ve vücut her yöne hareket etmekte serbestse, akıntıya çekilir. "
Young, birkaç satırda, sapma fenomenini üretmeyi, onu yeniden üretmeyi ve ölçmeyi mümkün kılan deneyleri tanımladı ve gerekli bir koşulu belirtti: çeken bir yanal basıncın varlığı .
Toulouse Üniversitesi'nde fizik profesörü olan Henri Bouasse , 1930'da, Young tarafından ana hatlarıyla açıklanan deneylere yeniden başladı. Bouasse, yuvarlak bir engel gaz akımını kendisine doğru saptırırsa, gaz akımının yuvarlak gövdeyi, jetin sapması tarafından üretilen momentumun değişimine eşit bir kuvvetle , Euler teoremi sayesinde çektiğini belirtir. Newton mekaniğinin hareketli bir sıvısı. Ayrıca Bernoulli teoreminin deneylerinin konusunu oluşturan hiçbir olay için geçerli olmadığını da açıklıyor: Jet, çevresinde, hızın neredeyse sıfır olduğu ve basıncın jetten daha küçük olduğu kapalı bir alanda göreli bir boşluk yaratır. Bernoulli denklemi bunun için geçerli değildir.
Bu fenomen ilk kez aerodinamikçi Henri Coandă tarafından uygulandı : uygulamalarında, bir duvarı, yarığın ekseninden kademeli olarak uzaklaşan, artan uzunlukta bir dizi düzlem faset tarafından uzatılan ince bir yarıktan yayılan bir gazdır. : jet, her kesintiden sonra duvara yeniden bağlanır, böylece duvardaki basınçtaki bir azalma ile bağlantılı olarak kademeli olarak yön değiştirir.
Göre Albert Metral (pt) , " Coandă etkisi yönleriyle olduğu ": ama aynı zamanda yönleri olmadan birçok cihazda gözlenir.
In 1950 , bu konu çünkü anlayış veya kullanımında olan ilgi özellikle ilgilenilen bir canlanma yaşadı saptırma fenomenler havacılıkta.
1965'te Coandă etkisine, sınır tabakalarına ve güçlü eğriliğe sahip duvarlardaki akışlara (jetler) ayrılmış; yeni bir dizi Avrupa mekanik araştırma konferansının açılışını yaptı ve Berlin'de 5 ve6 Nisan 1965. Bu konferans hakkında küçük bir rapor hazırlayan Wille & Fernholz'a göre, aynı yıl bu etkinlik, bu konuya olan aktif ilgileri nedeniyle davet edilen yaklaşık kırk kişi ile sınırlıydı. Resmi değeri veya eylemlerin yayınlanması olmadan tartışma ve çalışma için bir atölye olarak tasarlandı. Sözlü tartışma raportörü K. Gersten'e göre, yalnızca bir iletişim, duvarlarda gerçekten güçlü eğriliğe sahip, Coandă etkisi üretsin veya üretmesin, akı bildirdi, ancak kabul edilemez bir sınır tabakası hesaplamasıyla bunun için bir açıklama yaptı. Yazılı raporun ilk yazarı aynı zamanda konferansın başkanıydı. Ertesi yıl I Reba, bu etkiden yapılabilecek uygulamalar hakkında bir makale yayınladı.
Coandă etkisi, akışkanlar mekaniğinin bir olgusudur .
Bir jeti saptırabilecek ana olgular ve bu sapmanın koşulları aşağıda açıklanmıştır. Özellikle havacılık alanında öngörülen uygulamaların çoğu, jetteki baskın atalet kuvvetleri ile bölgedeki çevreleyen yüzeyler boyunca gelişen viskoz kuvvetler arasındaki oran olan oldukça yüksek bir Reynolds sayısı: 10⁶ içerir. akış türbülanslıdır ve bu Reynolds sayısı değiştiğinde çok az değişiklik gösterir. Laminer rejimde çok düşük Reynolds sayısı: 100 ila 1000'deki davranış da incelenmiştir.
Bir Coandă etkisi, bir jetin komşu dışbükey duvar tarafından sapması, muhtemelen iki şekilde meydana gelebilir:
1. Karşıdaki şekiller, r yarıçaplı dairesel bir duvarı izleyen h genişliğindeki iki boyutlu bir parietal jeti göstermektedir: Coandă etkisinin hangi koşullar altında gerçekleştiğini veya gerçekte gerçekleşmediğini belirlemeyi mümkün kılar .
Sonsuz yarıçaplı r veya daha iyisi, yarıçapı Dünya'nın yarıçapı olan düz bir duvarı izleyen yatay bir hava jeti , duvarı ayrılmadan takip eder , sınır tabakasındaki yüzey basıncı, karışım bölgesindeki dış basınç olarak ortam havası her yerde atmosfer basıncıyla dengededir. Yarıçap çok daha küçükse, bir "yanal basınç" (T. Young), yani. dışsal atmosfer basıncına ve yüzey basıncı arasındaki fark, duvar aşağıdaki kıvrılmış jet oluşan merkezkaç ivmesi dengeler, basınç alanı bir noktaya göreli kavis h / r tarafından belirlenir üretilen burada ondan s' ayrılır ve en atmosferik basınç. Bu basınç alanı, dairesel duvarın etrafına yerleştiği açıklığın çıkışındaki bir bölge ile çözüldüğü ayrılma noktasına doğru olan bir bölge arasındadır.
10⁶ Reynolds sayısında (karşıdaki resimde) gerçekleştirilen 1956 tarihli deneyler, h / r oranının elde edilen basınç alanı üzerindeki etkisini göstermektedir. Görüntü, h / r oranı kritik bir orandan büyük olduğunda: bu Reynolds sayısı için 0,5, basınç alanı 9 derecelik bir açıya karşılık gelen bir uzunluğa yerleşir ve ardından eşit uzunlukta bir bölge gelir; basınç, bu basınç gradyanına maruz kalan sınır tabakanın ayrılma noktasında atmosfer basıncına yükselir. Sadece bir Coandă etkisi olmayan bu iki yerel etki gözlemlenir. h / r oranı 0,5'ten az olduğunda, bir ara bölgede, esasen sabit bir basınçta bir uzunluk boyunca, "düz bir plaka boyunca bir parietal jette olduğu gibi, geçerli bir şekilde gerçek bir Coandă etkisi olarak nitelendirilebilecek ek bir sapma meydana gelir. ortam basıncından daha düşük bir basınca maruz kalan sınır tabakasının duvardan ayrıldığını gösterir .
1954 gibi erken bir tarihte, mükemmel akışkan olduğu varsayılarak yapılan bir hesaplama, viskozitenin yokluğunda, önceden sabitlenmiş herhangi bir açıda, istenildiği kadar büyük ve h/r bağıl eğriliği ne olursa olsun bir sapma olabileceğini kanıtlıyor : Hesaplamanın dışında, açısal konumunu verilen şekilde tanıtarak ayrılma noktasını sabitlemek gerekir: ayırma, eğimin sonsuz olduğu tekil bir noktada görünür. Kusursuz akışkanda yapılan hesaplamanın sonucu, "hava akımının sapmasına yardımcı olan yanal basınç" tarafından üretilen atalet etkilerini gösterir: viskozite, hesaplamanın bir verisi olarak tanıtılan ayrılmadan önce sadece sapma açısı ile müdahale eder ve daha yeni analizlerle teyit edilen küçük bir rol oynar.
Her h / r oranı için ölçülen küresel sapmayı bu hesaplamaya dahil ederek elde edilen görüntü (bir öncekinin üzerinde) yakın zamanda yayınlandı: deney alanına çok yakın bir basınç alanı, h / r oranının etkisini gösteriyor. kritik ve iki ara bölge arasındaki Coandă etki bölgesi: gerçek akışla en önemli fark, ikincisinde tekil bir nokta olmamasıdır: ayrılma, var olmayan basınç artışının sınır tabakası üzerindeki etkisidir. düz bir duvardaki parietal jette ve kritik yarıçaptan daha büyük bir yarıçapa sahip bir duvarda Coandă etkisinin görünmesine neden olur ve daha küçük bir yarıçapta kaybolur. Reynolds sayısı ve h / r oranının bir fonksiyonu olarak hesaplanan basınç alanındaki sınır tabakanın kaba bir hesaplaması, görüntüde gösterilen, ölçülene yakın ayrılma açısını verir.
Serbest jet durumunda, uçları iki tekil nokta olan iki simetrik bölge arasında benzer bir basınç alanı ortaya çıkar.
Bu altmış yıllık kısmi sonuçlar, yukarıdaki basınç dağılımı ölçümleriyle karşılaştırıldığında, bu son hesaplamanın konusuydu. Daha ayrıntılı bir sınır tabakası hesaplamasının yanı sıra ek ölçümler de arzu edilir.
2. Düşük hızda gerçekleştirilen deneysel ölçümler, Coandă etkisinin laminer rejimde meydana gelmediğini ve Coandă etkisi olmadan jetin ayrıldığı kritik h/r oranının Reynolds sayısının Re = Vh / olduğu uygulamalarda keskin bir şekilde azaldığını göstermiştir. kinematik viskozite küçüktür: Re = 500 ise h / r = 0.14'e kadar ve Re = 100 ise h / r = 0.05.
3. Jet deliğini çevreleyen boşluk, menfezi jetle bir açı yapacak şekilde uzanan düz bir duvar veya bir dizi faset tarafından kısmen kapatılırsa, ilk ayrılan jet jet duvarına yeniden bağlanır ve bir girdap bölgesini yakalar. "viskoz sürüklenmenin" neden olduğu bir kısmi vakum, atmosferik basıncın altında bir basıncı muhafaza eder, ardından jetin yeniden bağlanma noktasında aşırı basınç izler. Açı 25 dereceden küçükse , sıkışan kabarcık ihmal edilebilir boyuttadır. Açı 65 dereceden büyükse , jet yeniden birleşmez ve "kodlanmaz", çünkü eğriliği kısmi vakum tarafından muhafaza edilemeyecek kadar büyük olacağından ayrılır. Bu fenomen, hücum açısı arttığında bir uçağın kanadının durmasına benzer. Açı 30 ila 60 derece arasında artar veya azalırsa , jet histerezis fenomeni ile yeniden bağlanır veya bağlanmaz. Bu özel yeniden takılan jet konfigürasyonu, çok ayrıntılı kabarcık çalışmalarının konusu olmuştur, çünkü akış muhtemelen iki durumlu olan çeşitli tiplerde flip-flop akışkan sinyal yükselticilerinin oluşturulmasına izin verir.
Bir dışbükey duvar boyunca su jeti sapma deneyleri sıklıkla rapor edilir ve sapmaya yanlışlıkla “Coandă etkisi” denir; ne Coandă, ne Metral, ne Bouasse, ne Young, su ile, sadece hava ile herhangi bir deney bildirmediler, ancak onlar da şüphesiz musluktan gelen su jetinin mutfak gereçlerinin dışbükey duvarını ve sıvının bir kaptan akan sıvıyı takip ettiğini fark ettiler. emzik çok büyük musluğa damlar. Bu fenomen, onu "çaydanlık etkisi" olarak adlandıran C. Duez ve arkadaşları tarafından ayrıntılı olarak incelenmiştir. Bir engelin yokluğunda, ilk hızı ne olursa olsun havaya çıkan bir su kütlesi, yalnızca kendi ağırlığına tabidir ve katı bir kütlenin, yani bir atış parabolünün yapacağı c ile aynı yörüngeyi takip eder. Ayrıca suyun yüzey gerilimi, ortam havası ile karışmasını engeller ve ıslanabilir ise, yayıldığı engelin yüzeyi tarafından su jetinin çekiciliğini oluşturur. Atmosferik basınçtan daha düşük bir basınç, bir gaz durumunda açıklananlardan çok farklı koşullar altında engelin duvarına yerleşir. Duvar dışbükey ise, engel ile saptırılan su jeti arasında duvara dik, C'ye göre dengelenen karşılıklı bir çekim kuvveti meydana gelir. Duez, ıslak yüzeyi bir su jeti ile birleştiren bir bağlantı menisküsünü oluşturan bir kılcal yapışma kuvveti ile dengelenir. . Bu menisküs, LC Woods'un viskozitesiz ve gerilimsiz bir akışkan için Coandă etkisini hesaplamasında bulduğuna zıt yönde jete doğru bir eğriliğe sahiptir. Bir sıvı jetinin dışbükey bir duvar tarafından sapması, "çaydanlık etkisi", bu nedenle, bir gaz jetinin sapmasını üretenlerden kökten farklı fenomenler tarafından üretilir.
Coandă etkisi ve çaydanlık etkisi, fonasyon sırasında Coandă etkisinin modüle edildiği ses telleri gibi canlı organizmalara müdahale eden fiziksel ve mekanik sistemlerde sıklıkla belirtilir . Çaydanlık etkisi, Paussinae alt ailesinin "Bombardier" böceklerinde , aerosol jetlerinde yayabilecekleri savunma sıvısını olası yırtıcılara doğru yönlendirmek (saptırma yoluyla) için kullanan "Bombardier" böceklerinde gözlemlenir . içinde kan sisteminin o belirli durumlarda açıklayabilir aort darlığı Fransızca & Guntheroth (1969) 'e göre.
Notar bir aygıt kuyruk için helikopter , Coanda etkisini kullanır.
Coandă etkisi, çevreleyen sıvı tarafından hareketli bir araç üzerinde indüklenen kuvvetlerin sonucunu değiştirmek için kullanılabilir. Özellikle, bazı kontrol cihazları, sürtünmeyi azaltmak için bu özellikten yararlanır .
Bu etki, dronların itilmesi ve kaldırılması için kullanılabilir.
Bu ilke, tek kişilik yarış araçlarının aerodinamik verimliliğini artırmak için motor egzoz çıkış sistemlerini iyileştirmek için Formula 1'de ( 2012 sezonu için FIA'nın şişirilmiş difüzör yasağından sonra) kullanılmıştır veya kullanılmaktadır . McLaren tarafından F1'e uyarlanacak ve sezonun başlangıcından itibaren kullanılacak, ardından Mercedes tarafından Singapur Grand Prix'sinde, ardından Lotus tarafından Japonya Grand Prix'sinde ve son olarak da yasaklanmadan önce çoğu takım tarafından benimsenecekti. 2014 sezonu.
Coandă etkisine dayalı buluşlar için çeşitli patentler, Coandă'nın kendisi ve daha sonra başkaları tarafından dosyalanmıştır.