lift: terug naar de basis

Zijn verhaal klopt, daar heeft hij voldoende verstand van. In mijn lezing voor de KNVvL jaarvergadering van januari 2014 heb ik het zelfde gesteld (dan moet het dus kloppen :cool:).
Jammer dat Jacco Hoekstra een voorbeeld kiest waar hij minder verstand van heeft, maar het blijft toch altijd bijzonder dat zo'n gevaarte als een 747 of A380 de lucht in komt.

Rick
 
PH_AJH zei:
ik zie ineens dat ik reageer op een vraag van 4 jaar geleden :)
excuus
Klik om te vergroten...
Haha, ja ik ben het draadje 4 jaar geleden begonnen omdat ik de gangbare verklaring van lift, met bernoulli etc, me niet kon voorstellen. Nog steeds niet. Al kan ik mede door dit draadje wel beter verwoorden waar mijn probleem in deze verklaring zit.
Zo' n filmpje spreekt me dan weer aan en doet me aan dit draadje denken....
 
Ik zie dat dit draadje al 5 jaar loopt, had het nog niet eerder gezien, maar ik heb m'n hoofd ooit eens over precies hetzelfde gebroken Patrick, daarom toch nog/nu pas een reactie. Het zit hem inderdaad in de relativiteit van de stroming (zoals Dirk in het begin al opmerkte), alleen niet die van de waarnemer of het vliegtuig t.o.v. de lucht, maar van de lucht t.o.v. zichzelf.

Neem de klassieke bernoulli buis. Water stroomt eerste door een brede buis en daarna door een smallere. De druk in het brede deel is hoger dan in het smallere, waarom? Omdat het water sneller is gaan stromen. Of je dit nu meet in een vliegtuig, danwel achteruit rolschaatsend, het effect blijft het zelfde. Wanneer een ‘stromend’ medium vertraagt of versneld, stijgt respectievelijk daalt de druk.

Oftewel de snelheid van het vliegtuig (of die van lucht in een windtunnel) doet er niet toe, het gaat om het verschil in snelheid van de lucht ver voor de vleugel en die ter plaatse van (vlak boven of onder) de vleugel.

Wanneer een vleugel door stilstaande lucht gaat, beweegt de lucht niet alleen omhoog en omlaag, maar ook naar achteren (aan de bovenkant) en naar voren (aan de onderkant). Boven en onder een drukverlaging dus (t.o.v. de stilstaande lucht ver voor de vleugel). Samen met impuls geeft dit een grote onderdruk aan de bovenkant en uiteindelijk een kleine overdruk aan de onderkant.

En ja, bekijk je het vanuit het vliegtuig dan zie je de lucht onder de vleugel langzamer en boven de vleugel sneller stromen t.o.v. je zelf. Maar dat heeft dus geen betekenis, je moet die snelheden relateren aan snelheid van de lucht ver voor het vliegtuig.

Maarten
 
MaartenCornelissen zei:
En ja, bekijk je het vanuit het vliegtuig dan zie je de lucht onder de vleugel langzamer en boven de vleugel sneller stromen t.o.v. je zelf. Maar dat heeft dus geen betekenis, je moet die snelheden relateren aan snelheid van de lucht ver voor het vliegtuig.

Maarten
Klik om te vergroten...
Ik had het verhaal niet beter kunnen uitleggen!

Toch ook nog een aanvulling.
Bernoulli op zich (lagere druk boven, en hogere onder de vleugel, vanwege de versnelling en vertraging van de lucht) verklaart de lift niet volledig. Er zit ook nog een Newtonse component in: actie is reactie. Door die vertraging en versnelling wordt de lucht ook naar beneden afgebogen. Die versnelling naar beneden van een zekere luchtmassa ontstaat door een kracht, die kracht roept een reactie(kracht) op: de lift. Het is de combinatie van beide die de lift veroorzaakt.
Rekenkundig kan men dat narekenen door de luchtstroom om de vleugel op te splitsen in een lineaire component (tegengesteld aan de vliegrichting) en een circulatie om de vleugel (draaien om de dwars-as).

Gr. Dirk.
 
MaartenCornelissen zei:
Wanneer een vleugel door stilstaande lucht gaat, beweegt de lucht niet alleen omhoog en omlaag, maar ook naar achteren (aan de bovenkant) en naar voren (aan de onderkant). Boven en onder een drukverlaging dus (t.o.v. de stilstaande lucht ver voor de vleugel). Samen met impuls geeft dit een grote onderdruk aan de bovenkant en uiteindelijk een kleine overdruk aan de onderkant.
Maarten
Klik om te vergroten...

Beste Maarten,
Wat leuk dat je, ook na 5 jaar nog, reageert. En nu jij dit zo beschrijft lijkt dat laatste kwartje ineens te vallen!
Ik kreeg mijn voorstelling niet kloppend omdat ook ik er altijd blind vanuit ging dat de luchtdeeltjes tegelijk moeten aankomen bij de trailing-edge.

De door LecraM geplaatste animatie:
https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/Karman_trefftz.gif
laat duidelijk zien dat dit niet het geval is. Ik heb deze animatie echter toen als niet kloppend bestempeld. (...hoe je in je eigen overtuiging kan blijven zitten...)
Maar dit is dus wel degelijk het geval, en daarmee begrijp ik nu ook dat de lucht niet enkel een korte verticale beweging maakt, maar ook in horizontale richting wordt versneld tov de omgevingslucht.

Een vraag die nog wel bij mij blijft hangen:
Waaróm versneld de lucht aan de bovenkant eigenlijk naar achteren?
Mijn eerste gedacht is dat de onderdruk gewoon ontstaat doordat het achterste deel van de vleugel zich in de 'luwte' bevindt. De onderdruk in deze luwte zuigt de lucht van vooraf aan naar achteren.
In dat geval is de onderdruk niet het gevolg van de versnelling van de lucht, maar de versnelling het gevolg van de onderdruk. Bernoulli is dan iets wat nu eenmaal altijd aanwezig is bij stromingsverschillen, maar niets te maken heeft met de oorzaak van lift bij een vliegtuigvleugel.

Groet, Patrick
 
Dat is nou net die Wet van Bernoulli: als in 1 (vloeibaar/gasvormig) medium snelheidsverandering ontstaat, dan gaat dat gepaard met een andere druk. Versnelling levert lagere druk, bij vertraging gaat die druk weer omhoog.

Waarom? Ik heb die wet nooit echt bestudeerd, maar het zal wel iets met energie te maken hebben.
De energie die nodig is voor de snelheidstoename moet ergens vandaan komen.
Druk ontstaat doordat de moleculen willekeurig alle kant op willen en zodoende botsten tegen objecten. Dat is de druk die we voelen.
Doordat de snelheid verandert in één specifieke richting, en de gemiddelde snelheid van alle moleculen gelijk moet blijven (anders verandert de totale hoeveelheid aanwezige energie) moet de snelheid van die moleculen in de andere richtingen afnemen: de druk neemt dus af.
Hoe e.e.a. zich precies verhoudt kun je hier lezen en narekenen ...
https://nl.wikipedia.org/wiki/Wet_van_Bernoulli

Gr. Dirk.
 
Ha Dirk,
Dat begrijp ik allemaal wel, nou ja, ik kan het aannemen.
In de 'oude' verklaring van lift wordt Bernoulli van stal gehaald om lift te verklaren. Langere weg = meer snelheid = lagere druk = lift.
Ik vraag me nu af of die horizontale verplaatsing van de moleculen niet het gevolg is van de onderdruk.
Dat Bernoulli dan ergens nog een rol speelt zal wel, maar je kunt het niet meer opvoeren als de verklaring van lift. (zoals wel altijd gedaan is)

grt Patrick
 
Klopt, met Bernoulli kun niet verklaren waarom de lucht om een vleugel stroomt zoals die stroomt. En die variant met de langere weg en het gelijk aankomen aan de achterlijst slaat inderdaad helemaal nergens op. Wel geeft Bernoulli inzicht hoe de luchtsnelheden en drukverschillen rond een vleugel zich verhouden. Als je snelheidsveranderingen weet, kun je de drukken berekenen/verklaren (overigens wel met verwaarlozing van de viscositeit, compressibiliteit en temperatuur verandering van de lucht).

In praktijk berekend niemand zo de lift van een vleugel, daar zijn ander methodes voor. Van relatief simpel (voor 2d, incompressibel, non viskeus) tot zeer complex 3D Navier-Stokes vergelijkingen. Een voorstelling in ons hoofd van het waarom is dan allang niet meer te maken.
 
Peral zei:
Goed, hier loop ik dus al meer dan 30 jaar mee rond!
Het moet nu maar eens opgelost worden....
Klik om te vergroten...

Dit schreef ik in de eerste post van dit draadje, bijna 5 jaar geleden!
Ik geloof dat het doel bereikt is...:beer:
Wat kan het toch leuk zijn zo'n forum!
 
Op het gevaar af dat ik het feestje verstoor, maar ik zie niet dat hier het verschijnsel lift afdoende verklaard is.
Bijvoorbeeld
Peral zei:
Waaróm versneld de lucht aan de bovenkant eigenlijk naar achteren?
Klik om te vergroten...
: is hier een adequaat antwoord op gegeven?
DirkSchipper zei:
Bernoulli op zich (lagere druk boven, en hogere onder de vleugel, vanwege de versnelling en vertraging van de lucht) verklaart de lift niet volledig. Er zit ook nog een Newtonse component in: actie is reactie.
Klik om te vergroten...
: dit is het soort compromis denken waarmee Bernouillisten zich trachten te verzoenen met de Newtonianen maar gaat in feite uit van een verkeerd uitgangspunt.
Er is geen sprake van dat de lift bestaat uit een deel Newtoniaans en een deel Bernouilliaans opgewekte lift: het een is een gevolg van het ander.
DirkSchipper zei:
Waarom? Ik heb die wet nooit echt bestudeerd, maar het zal wel iets met energie te maken hebben.
Klik om te vergroten...
Dit is nu precies een van de manco's in dit soort discussie's: wetten die niet doorgrond worden, worden als een soort toverformules gebruikt die dan alsnog iets ''verklaren''
Wetten verklaren niets, maar beschrijven slechts de samenhang van een beperkt aantal natuurkundige fenomenen.
Beide wetten, Newton en Bernouilli kunnen gezien worden als wetten aangaande behoud van energie.
Nu weet ik uit ervaring dat mij dit soort opmerkingen niet in dank worden afgenomen en tevens is het uitleggen op een systematische en populaire manier best wel werk dus ik aarzel wel om mij hierin te begeven.
Maar ik blijf er wel bij dat ''lift'' hier niet voldoende is uitgelegd.

(ik ben wel blij dat ten minste in dit draadje de ''ongelijke pad theorie'' als onzin gezien wordt.)
 
Luchtstroming rond een vleugel is een zeer complex 3 dimensionaal gebeuren. Ruim voor de vleugel begint de lucht al te bewegen en dat doet het nog lang nadat het vliegtuig voorbij is. Voor mij is dat te complex om me bij de vraag ‘waarom stroomt de lucht aan de bovenkant naar achteren’ een voorstelling te kunnen maken. Ongetwijfeld zijn er die dat wel kunnen en bij de circulation theorie die dat fenomeen beschrijft: circulation.JPG en de lift is dan lift.JPG gelijk zeggen ‘ah nu zie ik het’.

Bernoulli begrijp ik wel. Dat is inderdaad behoud van energie. Kwestie van potentiele energie (druk) en kinetische energie (snelheid). Het een kan je omzetten in de ander, net als bijvoorbeeld hoogte en snelheid. Belangrijk is daarbij te denken in stroomlijnen. Daar waar ze dicht op elkaar zitten is de snelheid hoog (en de druk laag), waar ze verder uit elkaar zitten is de snelheid laag (en de druk hoog). Uiteraard gerelateerd aan de versnelling van het medium zelf, niet die van de waarnemer of het vliegtuig. Op die manier heb ik wel een beeld waar de druk vandaan komt die een vleugel omhoog duwt.

En nog even het puntje op de i, “newton’ gaat over het behoud van impuls, niet energie :rolleyes:
 

Bijlagen

  • lift.JPG
    lift.JPG
    8,3 KB · Weergaven: 360
Laatst bewerkt:
MaartenCornelissen zei:
En nog even het puntje op de i “newton’, gaat over het behoud van impuls, niet energie :rolleyes:
Klik om te vergroten...
Bij een gegeven massa is dat uiteindelijk ook energie. Tenzij je vliegtuig in de lucht van massa verandert, maar dan denk je vrijwel zeker niet meer aan hoe die lift ontstaat, maar meer aan hoe je die impuls kunt vermijden .... :D:rolleyes:
 
Peter Den zei:
Er is geen sprake van dat de lift bestaat uit een deel Newtoniaans en een deel Bernouilliaans opgewekte lift: het een is een gevolg van het ander.
Klik om te vergroten...
Mee eens.

Ik heb er niet voor geleerd maar mijn gezond verstand zegt me dat de inmiddels eeuwige verwarring ontstaat door het omdraaien van de oorzaak en het gevolg.

De lift en drag ontstaan door het verplaatsen van de luchtmassa naar beneden (lift) en naar voren (weerstand). Hierdoor ontstaat hoge druk aan de onder/voorkant en lage druk aan de boven/achterkant van de vleugel. Vervolgens stroomt de lucht sneller aan de bovenkant waar de druk lager is (conform de wetten van Bernoulli).

Het drukverschil (=lift) ontstaat dus niet door het luchtsnelheidsverschil aan de boven en onderkant. Lucht stroomt sneller aan de bovenkant door het drukverschil. De wetten van Bernoulli zijn omkeerbaar.

Bernoulli wordt door Newton veroorzaakt.
 
Ik ga er niet verder over discussiëren, want ik weet het ook niet precies.
Voor mij is het (voorlopig) genoeg dat er lift ontstaat, en dat ik die zinvol kan gebruiken, en kan optimaliseren (een beetje).

Maar, je schrijf iets dat ik niet kan volgen, volgens mij spreek je jezelf tegen:
PapaHotel zei:
MHet drukverschil (=lift) ontstaat dus niet door het luchtsnelheidsverschil aan de boven en onderkant. Lucht stroomt sneller aan de bovenkant door het drukverschil. De wetten van Bernoulli zijn omkeerbaar.

Bernoulli wordt door Newton veroorzaakt.
Klik om te vergroten...
  1. "Lucht stroomt sneller aan de bovenkant door het drukverschil. De wetten van Bernoulli zijn omkeerbaar."
    Dat betekent dus ook dat het drukverschil ontstaat doordat de lucht boven het profiel sneller stroomt.
  2. "Het drukverschil (=lift) ontstaat dus niet door het luchtsnelheidsverschil aan de boven en onderkant."
    Dat zeg je dus ook, zie punt-1.
Blijkbaar erg complex Bernoulli .... ;)
 
Alle drie de beschrijvingen van lift die hier genoemd zijn, Bernouilli, Newton en Werveltheorie zijn beschrijvingen van het zelfde stroming, vanuit een ander gezichtspunt. Alle 3 verklaren ze lift en ze zijn alle drie geldig en komen ieder tot de zelfde uitkomst.
Het zijn dus geen onderdelen van het ontstaan van lift maar ieder een volledige beschrijving.

De snelheidsverhoging aan de bovenzijde van een profiel komt door verdringing, de lucht moet opzij terwijl de omringende lucht haar enigszins belemmerd. Ze heeft dus een effectief kleinere doorgang en moet harder. Dan in overeenstemming met Bernouilli zal de druk afnemen. Verder naar achteren het profiel volgend zal de lucht weer vertragen en de druk neemt toe.
Aan de onderzijde zal bij kleine invalshoeken ook een drukverlaging optreden, maar die is minder dan aan de bovenzijde en er ontstaat toch een netto drukverschil. Bij grote invalshoeken zal de druk aan de onderzijde over de hele koorde positief zijn.

De luchtstroming wordt door een vleugel die lift levert naar beneden afgebogen, de lucht krijgt een versnelling.
Als je een kg lucht een versnelling geeft van 1 m/s levert dat 1 Newton liftkracht op. De Newtonse benadering is dus meer kijken naar gevolg dan de Bernouillische benadering, maar het is geen beschrijving van een ander fenomeen, maar een ander gezichtspunt op hetzelfde fenomeen.

Wanneer je ziet dat de snelheid aan de bovenzijde van een profiel groter is dan aan de onderzijde kan je dit beschrijven door een wervel. En we weten dat ook een wervel in een stroming een kracht oplevert. De wervel houdt in principe nooit op en dicht bij de tippen van een vliegtuig zien we dat deze in de vrije stroming 'gewoon' doorgaat en in de praktijk oplost omdat ze steeds groter en lokaal daarmee minder krachtig wordt. Uiteindelijk zal ze door wrijving geheel uitdoven.

De wervelsterkte beschrijft de lift ook weer volledig.
In programma's die de eigenschappen van een vleugel berekenen gaan eerst voor de bepaling van de profieleigenschappen uit van een methode die vooral op de Bernouilli benadering is gebaseerd, voor de lift van de vleugel wordt iha een wervel methode gebruikt, óf de LLT (Lifting Line Theory) waarbij de vleugel door één wervel wordt voorgesteld, dit werkt alleen goed bij rechte (redelijk) slanke vleugels, of de VLM (Vortex Lattice Method) waarbij de hele vleugel in paneeltjes is opgedeeld met ieder hun eigen kleine werveltje.

Al met al is het een onderwerp waar al lang over gepraat en geschreven is en georaat en geschreven zal worden.
Hopelijk is de mythe dat de weg aan de bovenzijde langer is en de lucht weer op het zelfde moment aan de achterlijst aan komt definitief (voor de MBF lezers) uit de wereld is.

Rick
 
Rick NL zei:
Alle drie de beschrijvingen van lift die hier genoemd zijn, Bernouilli, Newton en Werveltheorie zijn beschrijvingen van het zelfde stroming, vanuit een ander gezichtspunt. Alle 3 verklaren ze lift en ze zijn alle drie geldig en komen ieder tot de zelfde uitkomst.
Klik om te vergroten...
... enz..

Rick heeft hier natuurlijk alweer volkomen gelijk, alle drie de beschrijvingen zijn natuurkundig juist, vallen samen en adequate middelen om op een theoretisch niveau te werken.
(was dat niet zo dan zouden we met een natuurwetenschappelijke tegenspraak te maken hebben en dat zou pas een sensatie zijn!)

Maar ik vraag me toch af of de vraagsteller(s) en de vraagstelling hiermee gediend is.
Dit draadje begon zo’n 4.5 jaar geleden met verwarring betreffende het al of niet verschillen tussen bewegen door de lucht of lucht bewegend om een stationaire vleugel.
Snel verliep het in onzekerheid over de hopeloos verbreide ‘’ongelijke pad theorie’’ en als die niet klopt wat dan wel.

Ik denk dat er, op een populair wetenschappelijk niveau, nog steeds behoefte is, ofwel niet adequaat beantwoord is, de toch wel levende vraag: hoe ontstaat lift bij een vleugel.
En dan natuurlijk wel een verklaring die goeddeels de werkelijkheid geen geweld aan doet.

Volgens mij gaat het steeds mis omdat bij voorbeelden die lift proberen uit te leggen steeds een (dikwijls karikatuur van ) een dik gewelfd profiel vertoond wordt (want dat hebben we zelf op Schiphol ook zo gezien) en vervolgens steeds over onder en bovenstromingen wordt gepraat.

Het gevolg is dat er erg makkelijk naar de boven/onder verschillen geredeneerd kan worden en vervolgens met de Bernoulli toverformule (want het lijkt toch sprekend op de bekendste Bernoulli demo: de venturi) klopt ineens alles.
Vervolgens ontstaan ‘’gelovigen’’ die alle tegenwerpingen negeren zoals het functioneren van: symetrische profielen, vlakke platen, ‘holle’’ en ‘’bolle’’ profielen, inverted vliegende asymetrische profielen etc.

Ik denk dat de weg zou moeten zijn: dat er eerst uitgegaan wordt van een eenvoudige beeldende uitleg van lift gegenereerd door een vlakke plaat.

Pas dan naar a) het extra effect van het buigen van de skeletlijn en b) het stroomlijnen van het lichaam om de (al dan niet gewelfde) skeletlijn.

Het inzicht zou mi moeten zijn dat die laatste twee in essentie geen veranderingen van de basisprincipes teweeg brengen maar slechts verbeteringen van het rendement (en constructieve mogelijkheden) zijn.

(met een vlakke plaat als uitgangspunt ben je ook ineens af van die opvatting: ''ik heb een depron shocky en die vliegt kennelijk dmv hele andere principes, af'')

Ik wil me daar wel eens aan wagen, maar heb momenteel niet zoveel tijd en misschien is de bovenstaande suggestie al voldoende aansporing tot enige zelfwerkzaamheid.
(of verklaringen bij voorbaat dat ook dit allemaal onzin is)


(@Rick: misschien kan jij jouw invloed bij onze geliefde overkoepelende vereniging, na deze bekering van het MBF, eens aanwenden om te zorgen dat, ook nog in recente publicaties en examens, het ongelijke pad verhaal eens van tafel gaat?)
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top