| 您可能看到,除了迎角保持正确角度以使空气能够顺利通过外,关于风与帆关系的另一重要因素就是船帆必须具有正确的曲率,以保证空气始终附着在船尾。如果曲线太小,则气流将不弯曲,并且将不会产生导致速度增加的压挤效果。如果曲线太大,则气流不能被附着。因此,只有在曲率不太大并且迎角不太宽的情况下才能发生分离。
这样,我们现在就知道风帆压力是如何在理论上和实际中形成的。但这些压力是如何令船只前行的呢? 让我们更深入地了解其中的奥妙。
在海平面上,每平方米的气压是 10 吨。当船帆的背风面上的气流增强时,您从上文可以知道气压将下降。假定每平方米将下降 20 千克。同样,迎风面上的气压将增加 - 假定每平方米增加 10 千克(请记住,下拉压力强于推送压力)。并且即使背风压力是负向并且迎风压力是正向的,它们都作用于同一方向。因此现在我们每平方米约有共 30 千克的压力。将其乘以 10 平方米风帆大小,我们在该风帆上已产生了共 300 千克的合力。
船帆上的每一点都作用了不同的压力。压力最强处位于弦深处,即船帆曲面最深处。这也是气流最快和压力下降最大的地方。随着气流向后移动并分离,力量也随之减弱。这些力量的方向也会更改。在船帆的每一点上,该力量与帆面保持垂直。船帆前部的力量最强处也在最前方向上。在船帆的中部,力量更改为侧方向,或倾斜方向。在船帆的后部,随着风速的下降力量也逐渐减弱,并导致向后方向或往后拉的方向。
船帆各处上的压力都可以计算出来,以便确定其每一面上前部、后部和牵引部位的相对力量。因为向前的力量还是最强的,所以施加在船帆上的合力还稍偏向前的,但主要是侧方向。增加船帆作用以获得更多向前的驱动力还导致侧向力的更大的增加。因此,当风施加在侧面的力量达到最大时,船只是如何前行的呢? 这涉及船帆与风的迎角,还涉及船只与水的阻力问题。 水 |