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*EFS2000-11114接近開關(guān)

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*EFS2000-11114接近開關(guān)
接近開關(guān)是一種無需與運動部件進行機械直接接觸而可以操作的位置開關(guān),當物體接近開關(guān)的感應(yīng)面到動作距離時,不需要機械接觸及施加任何壓力即可使開關(guān)動作,從而驅(qū)動直流電器或給計算機(plc)裝置提供控制指令。接近開關(guān)是種開關(guān)型傳感器(即無觸點開關(guān)),它既有行程開關(guān)、微動開關(guān)的特性,

*EFS2000-11114接近開關(guān)*EFS2000-11114接近開關(guān)

 

 

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馬格努斯效應(yīng)(Magnus Effect),以發(fā)現(xiàn)者馬格努斯命名, 流體力學(xué)當中的現(xiàn)象,是一個在流體中轉(zhuǎn)動的物體(如圓柱體)受到的力。

馬格努斯效應(yīng)在球類運動項目中非常普遍,不僅僅是足球和乒乓球項目,在網(wǎng)球、棒球、排球、籃球等中都有應(yīng)用,所以對馬格努斯效應(yīng)的產(chǎn)生原因和在球類運動中的應(yīng)用進行研究,對球類運動的教學(xué)水平、訓(xùn)練效果和競賽成績有著重要的指導(dǎo)意義和實踐意義。

另外馬格努斯效應(yīng)是一種非線性的復(fù)雜力學(xué)現(xiàn)象,深入研究其機理和規(guī)律將對旋轉(zhuǎn)彈丸、導(dǎo)的設(shè)計、氣動性能分析以及制導(dǎo)控制起指導(dǎo)意義。

發(fā)現(xiàn)歷程

編輯

這個效應(yīng)是德國科學(xué)家H.G.馬格納斯于1852年發(fā)現(xiàn)的,故得名。在靜止粘性流體中等速旋轉(zhuǎn)的圓柱,會帶動周圍的流體作圓周運動,流體的速度隨著到柱面的距離的增大而減小。這樣的流動可以用圓心處有一強度為Γ的點渦來模擬。 于是馬格納斯效應(yīng)可用無粘性不可壓縮流體繞圓柱的有環(huán)量流動來解釋(見有環(huán)量的無旋運動)。馬格納斯效應(yīng)曾被用來借助風力推動船舶航行,用幾個迅速轉(zhuǎn)動的鉛直圓柱體代替風帆。試驗是成功的,但由于不經(jīng)濟,所以未被采用。足球、排球、網(wǎng)球以及乒乓球等的側(cè)旋球和弧圈球的運動軌跡之所以有那么大的弧度也是起因于馬格納斯效應(yīng)。 [1] 

在1852年德國物理學(xué)家海因里希·馬格努斯(Heinrich Magnus)描述了這種效應(yīng)。然而早在1672年艾薩克·牛頓(Isaac Newton)在觀看了劍橋?qū)W院(Cambridge college)網(wǎng)球選手的比賽后描述和正確推斷了這種現(xiàn)象的原由。在1742年英國的一位槍工程師本杰明·羅賓斯(Benjamin Robins)解釋了在馬格努斯效應(yīng)中彈丸(musket balls)運動軌跡的偏差。

原理

編輯

當一個旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)角速度矢量與物體飛行速度矢量不重合時,在與旋轉(zhuǎn)角速度矢量和平動速度矢量組成的平面相垂直的方向上將產(chǎn)生一個橫向力。在這個橫向力的作用下物體飛行軌跡發(fā)生偏轉(zhuǎn)的現(xiàn)象稱作馬格努斯效應(yīng)。

旋轉(zhuǎn)物體之所以能在橫向產(chǎn)生力的作用,是由于物體旋轉(zhuǎn)可以帶動周圍流體旋轉(zhuǎn),使得物體一側(cè)的流體速度增加,另一側(cè)流體速度減小。

根據(jù)伯努利定理,流體速度增加將導(dǎo)致壓強減小,流體速度減小將導(dǎo)致壓強增加,這樣就導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)物體在橫向的壓力差,并形成橫向力。同時由于橫向力與物體運動方向相垂直,因此這個力主要改變飛行速度方向,即形成物體運動中的向心力,因而導(dǎo)致物體飛行方向的改變。用位勢流理論解釋,則旋轉(zhuǎn)物體的飛行運動可以簡化為“直勻流+點渦+偶極子”的運動,其中點渦是形成升力的根源。在二維情況下,旋轉(zhuǎn)圓柱繞流的橫向力可以用儒可夫斯基定理來計算,即橫向力=來流速度 x 流體密度 x 點渦環(huán)量。

舉例

編輯

球類運動的馬格努斯效應(yīng)

比如,足球在氣流中運動時,如果其旋轉(zhuǎn)的方向與氣流同向,則會在球體的一側(cè)產(chǎn)生低壓,而球體的另一側(cè)則會產(chǎn)生高壓。向前運動的球在以順時針方向旋轉(zhuǎn)時,下側(cè)由于迎著氣流運動,受到的空氣摩擦力會更大。這就得使足球下側(cè)受到的壓力比上側(cè)更大,足球在壓力的作用下便會朝上偏。如果足球以逆時針方向旋轉(zhuǎn),則相反。

旋轉(zhuǎn)彈丸的馬格努斯效應(yīng)

炮彈在飛行時,要受到空氣阻力的作用。阻力的方向與質(zhì)心的速度方向相反,其合力不一定通過質(zhì)心,阻力對質(zhì)心的力矩就會使炮彈在空中翻轉(zhuǎn),這樣,炮彈既飛不遠,還可能是彈尾先接觸目標而無法引爆,喪失戰(zhàn)斗力。為了避免這種事故的發(fā)生,就在炮筒內(nèi)壁刻上刻出來復(fù)線川,這樣就可以使炮彈在飛行時繞對稱軸高速旋轉(zhuǎn),這種進動使得炮彈具有軸向穩(wěn)定性,但此時將發(fā)生馬格努斯效應(yīng)。

1852年,馬格努斯曾預(yù)言,當繞自身對稱軸旋轉(zhuǎn)的彈體以迎角飛行時,在旋轉(zhuǎn)和橫向繞流的共同作用下,彈體上將出現(xiàn)一個與迎角平面垂直的附加空氣動力,或人稱之為“馬格努斯力”。一般情況下,馬格努斯力與同一迎角下的法向力相比并不大,約為法向力的1~10%,但馬格努斯效應(yīng)對彈丸的射擊精度有重要的影響。因為在彈丸飛行的全過程中,彈丸受到橫側(cè)方向上的一個非阻尼力,使飛行軌跡偏離射擊方向,同時馬格努斯力矩也常是引起動不穩(wěn)定的重要因素。

馬格努斯力的大小取決于旋轉(zhuǎn)的角速度和迎角。馬格努斯力的產(chǎn)生可以歸因于兩個因素:一、附面層畸變一附面層位移厚度沿周向發(fā)生畸變;二、離心力因素。

附面層的存在對外界有位流動的影響相當于固體邊界向外推移了一個位移厚度。彈體不旋轉(zhuǎn)時,附面層對稱

于迎角平面,這樣由原來的彈體界面附加上附面層位移厚度得到的有效外形相對于迎角平面也是對稱的,不構(gòu)成產(chǎn)生側(cè)向力的機理。但是,當彈體旋轉(zhuǎn)時,附面層由于粘性力的傳遞而畸變,如圖所示,左側(cè)變薄,右側(cè)變厚,大厚度的位置不是在正上方,而移到了右側(cè)。這樣由原來的彈體界面附加上附面層位移厚度得到的有效外形相對于迎角平面不再是對稱的了。所以,可以斷定,由有效外形計算的空氣動力必然產(chǎn)生一個側(cè)向力。 [2] 

旋轉(zhuǎn)彈的馬格努斯效應(yīng)

許多小型彈,例如反坦克導(dǎo),在飛行過程中也要繞對稱軸旋轉(zhuǎn),這樣做的目的有二:一、可以克服飛行中由于加工誤差而導(dǎo)致的氣動偏心:二、可以取得飛行中的穩(wěn)定性,從而減少控制系統(tǒng)的通道數(shù),簡化控制,同時為戰(zhàn)斗部留下更大的彈內(nèi)空間。在旋轉(zhuǎn)和迎角同時存在的情況下,彈體和尾翼上都產(chǎn)生馬格努斯力和力矩。彈體的馬格努斯效應(yīng)機理與彈丸*相同。

在翼身組合體中,尾翼的馬格努斯效應(yīng)是由翼一體間干擾,斜置、斜切翼和尾翼鈍后緣底部壓強的變化引起的。實驗表明,翼一體間干擾與其他兩種原因相比較是次要的。

翼身組合體以正攻角旋轉(zhuǎn)前飛時,位于彈體背風面的上翼面將處于彈體的渦跡區(qū)內(nèi),該翼片將減小由于旋轉(zhuǎn)

附加攻角而提供的當?shù)厣?,這樣上下翼片將合成一個側(cè)向力一馬格努斯力。由于彈體的馬格努斯力與尾翼上的馬格努斯力方向相反(如圖所示),所以,在不同攻角下,渦跡對尾翼的影響產(chǎn)生的側(cè)向力大小不同,從而,全彈的馬格努斯力隨迎角變化將會或正、或零、或負,出現(xiàn)典型的非線性效應(yīng),這種由翼體干擾產(chǎn)生的馬格努斯力很難在理論上導(dǎo)出計算公式。

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