БСЭ1/Магнуса эффект

Материал из Викитеки — свободной библиотеки

МАГНУСА ЭФФЕКТ, явление, возникающее при обтекании жидкостью вращающихся тел. Оно впервые было замечено при стрельбе из гладкоствольных орудий шарообразными снарядами. При этом постоянно наблюдались уклонения от правильных траекторий, которые не поддавались простому объяснению. БСЭ1. Магнуса эффект 1.jpg Объяснение этому явлению было дано Магнусом в 1852. Заключается оно в следующем. Если поток жидкости обтекает неподвижный цилиндр в направлении, перпендикулярном его оси, то течение жидкости будет симметричным относительно плоскости, проходящей через ось цилиндра и параллельной направлению потока (рис. 1). Если же при этом цилиндр вращается, то вокруг него возникает еще циркуляционное или круговое течение.БСЭ1. Магнуса эффект 2.jpg Это течение будет складываться с течением первоначального потока, причем, с одной стороны, скорости обоих течений будут складываться, а с другой — вычитаться. Соответственно на рисунке с той стороны, где скорости больше, линии тока расположатся гуще, чем на противоположной стороне (рис. 2). Согласно теореме Бернулли, на той стороне цилиндра, где скорости течения больше, давление соответственно будет меньше, следовательно, возникнет разность давлений, к-рая будет стремиться сдвинуть цилиндр в направлении, перпендикулярном потоку, в сторону, где скорости течения больше. Этим объясняются упомянутые выше неправильности, наблюдавшиеся в траекториях шарообразных снарядов при стрельбе из гладкоствольных орудий. При вылете из ствола орудия снаряд получал вращательное движение около оси, перпендикулярной направлению скорости полета. Вследствие этого появлялось циркуляционное течение вокруг снаряда, которое, складываясь с обтекающим снаряд потоком воздуха, параллельным направлению полета, давало отклоняющую силу. Так как при этом направление оси вращения снаряда в плоскости, перпендикулярной направлению полета, при каждом выстреле зависит от случайных причин, то для каждого выстрела оно имеет свое случайное направление. Поэтому отклонения снаряда при каждом отдельном выстреле были совершенно разнообразны и вначале казались необъяснимыми. Флеттнер использовал М. э. для приведения в движение судов силой ветра, при этом вместо парусов применяются вертикальные быстро вращающиеся цилиндры.

Лит.: Титьенс О., Гидро-и аэромеханика. По лекциям Л. Прандтль..., пер. с нем., т. II, М. — Л., 1935.