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帆翼，在一些重要的方面不同于前一章的翅膀因此，帆几乎没有厚度，但它有一个曲面，是相当大的。其作品经常在扰流从桅杆，不过，上述大多数仍然适用的原则，我们将在本章帆和sailplan设计关系探讨
流动的帆132
图7.1表示没有桅杆的单帆绕流。加上两侧的压力分布。可以看出，负压侧的负压（上、下图6 2）比负压侧的正压力大得多。因为它是在双方间的压差（即两曲线之间的垂直距离），给力，很明显，主要贡献力量来自于帆的背风侧吸。
绕流两帆并拢示意图显示在图7 2流线组合中的两张帆显示为粗线条，而简化为单一的主帆显示为细线
后者原则上与上一个图相同。肥大的干扰是可以忽略的。这两种情况之间的上游流动有非常有趣的区别。接近船帆的粗线弯曲得比细的要远得多。这意味着空气以一个比单帆情况下更小角度接近主帆，主帆前的小帆的反面是精准的。因此，与单帆的情况相比，主帆被卸下，而臂架获得更多的载荷。这反映在图的下部的压力图上。大部分的吸力在主向前的一半已经消失，总的力量，由双方的压力曲线之间的面积表示，已经大大下降。另一方面.吊臂下风侧的吸力增加了尾缘，作用力大得多。
这种齿槽效应的解释是由美国空气动力学家AE在上世纪70年代提出的，它代表了在主帆吸力增加了臂架存在的共同信仰的一个基本出发点。这种观点源于对所谓文氏效应的错误解释，即当管内的流量通过限制时，即横截面积的减小，速度的增加和压力的下降，这是不争的事实。但这两个帆的情况不同。与管内的气流不同，靠近帆的空气有避开限制的自由。而不是它的一些可能弯曲横着通过外臂/帆帆之间的组合。从吊臂的背风面到主帆的迎风面。正如我们已经注意到的，这正是发生的情况，如果主臂在其前面引入一个旋臂，那么在主背风面附近的空气就更少了。
gentry的解释是基于流的一个理想化的模型。在忽略粘度的情况下，这一结论不会改变主要结论。但若考虑粘度，进一步可得出的结论，因此，在主帆的吸力面边界层的经验比单帆更加顺畅的压力分布。边界层内的流动并没有使其方式与迅速增加的压力，所以分离的风险大大降低这意味着帆可以覆盖在一个更大的角度的主要流程，在船中甚至，事实上，有些迎风。
俯视图134
在帆的顶部和吊杆处，升力变为零，旋涡脱落，产生诱导阻力。帆的高度越大，涡流的影响就越小。对于龙骨来说，帆的最重要的效率参数是长宽比。我们在这里定义为勒夫长度（P或I）除以半英尺长（E和J在IOR符号）从而忽略了横帆下缘的弧形切口它对应于前一章的定义。应该指出的是，在一些帆船文献中，英尺的长度在定义上不分为两个，所以宽高比是一半。
麻省理工学院（MIT）的J H Milgram教授在计算机上对不同计划进行了非常有趣的研究。 对于桅顶平台，他通过改变脚长来系统地改变主三角形的长宽比。计算是针对迎风状况，计算的力被分解为它的驱动分量R和侧向力S.给出这些力 系数形式分别为：CR和Cs。 在图7.3和T4中注意，系数是通过划分帆面积来获得的，该面积既可以是真实的（粗线），也可以是根据IoR（细线）的测量的面积。虽然这个规则不是现在使用的It Itch， 看到施加的处罚如何影响效率是很有趣的。因此可以认为这些系数代表给定区域的力。 无论是真实还是测量。
图为主帆得到保持纵横比不变的前三角（AR = 6）反之亦然在FIA 7 3可以看出，驱动力大大增加，在一定程度上增加AR的优势是由规则的惩罚所抵消，但仍有前三角高纵横比的纵横比如果[或面积不变的前提下大大降低侧向力图14大优势。这是因为真正的地区是由于处罚力度降低，如果房面积作为refeeence，侧向力是相对恒定的。
在计算米尔格拉姆教授的另一个有趣的系列不同的连接点上的桅杆。计算了四个钻机，附着点在3/4处。桅杆高度的7/8、15/16和1/1。分别。结果可以在图7中看到。5真实帆的驱动力有很大的提高。当矿石三角形高度增加时。边力几乎不变。对于返回的帆来说，驱动力的增益不是很大，但是侧向力减小了。
上一个数字的结果似乎清楚地表明船帆的长宽比应该尽可能大。然而，在任何情况下都不是这样的。在实际案例中必须考虑的因素包括：
1逆风航行点
2桅杆上的主帆流动的影响
3随着长宽比的倾侧力矩的增加
后者的缺点是相当明显的，其重要性取决于风力强度和船的稳定性。我们不进一步讨论这个问题，但再考虑一下其他两点。
C Marchaj报道不同的纵横比为帆航行的所有点进行风洞试验。图7 6显示了驱动力和图片7 7侧力量三个方面的比率：6。3我后者几乎是一个方形斜桁帆可以看出小明显的风向角，即迎风，Milgrams的结论证实了300左右的高纵横比的两倍帆发展驱动力的方帆，然而，在大的风角的情况是不同的。1点200左右，方帆比较好。50比700窄的帆的推力几乎相等。图7.7的侧向力随长宽比在30°时有所增加，但在45以上的情况正好相反，一般结论是，如果所有的航行点都有兴趣，那么高宽比的正面效应就降低了。
桅杆降低高纵横比的主帆的积极影响甚至对于一个给定的帆面积，高纵横比的要求较厚的桅杆。和较小的平均弦长的帆。这两种效应都会增加由于桅杆干扰而无效的船帆的比例。Marchaj发现在风洞测量6方面比帆是事倍功半，甚至迎风。比4 6长宽比帆，这是由于桅杆干扰。在这些测试中，桅杆的直径是高宽比船帆的平均弦长的8%，这似乎比今天使用的要多一点。这样的效果可能是有些夸张，但它表明，在主帆的纵横比的正面效应限制。
高纵横比的不是减少帆的一种非常有效的方法10尽量密封风帆和游艇在图7中的8在斯德哥尔摩的皇家理工学院的Ranzen Bergstrom和测量风洞的一些结果的升力和阻力系数的变化帆甲板之间的差距引起的阻力的唯一方法是给出一个函数的间隙大小在50%或桅杆高度。它iliay看出升力下降，阻力增加的差距越来越大。例如，0的差距在1和10米的桅杆高度给出了阻力增加或减少7%和电梯相比，F提莉密封的情况下，当然，这是不可能的密封间隙充分的繁荣与船体之间，这样的数字应该是相关的前桅帆只。请注意，拖动和升力是平行的力组件。与明显的风向成直角，它们可以很容易地转换成与游艇的运动方向平行的驱动力和侧向力（见图7 21）。
对于YD-40，我们选择了前三角高宽比高的桅杆式钻机：7 8.这应该给前桅带来高的空气动力效率。对于主帆，纵横比为6 4，这很可能是接近上限，考虑到桅杆的干扰。这里的桅杆直径是主弦的中弦的6％。我们将采用下面解释的设备来减少干扰桅杆钻机的缺点。这通常是指较小的船只，难以适当修剪桅杆纵向弯曲只能通过下部护罩来实现（见第11章），所以确实减少主帆外倾更加困难。今天生产的高品质帆布使这个缺点不那么严重。但它仍然是一个需要考虑的因素
YD-40的前桅允许甲板有一个小间隙这是一个故意的性能降低，以提高巡航舒适性，而不应该发生在纯粹的赛车手上通过提升一点线索。获得了两个处理优点：如果线团恰好位于甲板上，则可视性得到提高并且便于使用悬臂辊，如果通过在头部周围滚动来卷起悬臂，则块通常必须移动。对于本设计，与前端成直角，因此在使用滚筒时，压边角度不会改变。
帆拱p139
由于帆是厚度几乎为零的机翼，因此该部分的唯一特征是拱度。 现在我们来看看外倾大小和位置的影响。 图7和图7可从Marchaj报道的没有桅杆的帆板测量获得。 调查了三种不同的弯度：弦长的1/7，1/10和1/20。 立即看到，外倾角越大：两个方向上的力越大。 1/10和1/20帆之间有一个特别大的差别事实上，后一帆是相当平坦的帆，在实践中很少使用。 但包括它是有趣的，因为趋势变得更加清晰。
对于迎风情况，在30°及以下，两艘最深的帆之间的驾驶差别非常小，但最深的一艘有轻微的优势。侧向力的差异稍大：大约10％。哪艘帆船最好是难以说明的，因为它取决于水下机体平衡侧向力的能力，而不会产生太多的诱导阻力。这个问题可以通过一个完整的游艇平衡计算来解决，例如在VPP程序中（见第16章）。但如果没有这样的计算，结果并不明显，除非倾斜是一个问题。在强风中，1/10风帆的10％小侧向力必须通过1/7风帆的收帆补偿。考虑到帆的努力中心然后降低，该区域必须减少约7％，这将使驱动力减少相等的量。这个力量比帆更小。因此，将帆展平比将其收缩以减少倾斜更好。这是大多数水手所熟知的事实。
从图7、9和7 10中可以看出，对于较大的风角，帆是最好的帆。在100°左右的驱动力下，1/7和1/10帆之间的差异约为10%，而侧向力为零，测量结果的一个有趣特征是有利于产生侧向力。迎风前进。在100到150°之间的角度。帆应覆盖超过90°给予足够小以避免分离的背风面总的力量发展是那么大，帆的入射角。虽然它有点迎风。驱动部件大于如果帆状在正常的方式。这种可能性在实践中并不普遍存在。由于笼罩，但它可以为艇。
最大外倾角位置的影响如图7.11和图7.12所示，这些数据是基于带有桅杆的风帆的风洞测量值，因此适用于主帆。可以看出，这种影响比外倾尺寸小得多。然而，有趣的差异在这些数字中被注意到，其中显示了三个最大外倾角为1/3的帆的结果。 1/2和2/3，在小角度时1/2风帆发展最大的驱动力，其次是1/3和2/3的风帆。大约55°时，它们都是相等的，而在100°左右的最大驱动力下，2/3风帆是最好的，其次是1/3和1/2风帆。对于1/2风帆来说，侧向力最小，对于2/3风帆，在最大推力的角度范围内侧向力最小。结果表明，在中弦处有最大外倾角的帆是最好的迎风，而在广阔的河段上，最大外倾角应该在更远处，请注意，这些结论是主帆，外倾的更向前的位置可能是对于前帆更好避免船尾位置，因为接近主帆的水流可能会受到太大的干扰
桅杆的干扰142
图7中示意性地显示了迎风航行中桅杆后面的帆的流动。13从图中可以看出，水流并未一直附着在帆上。 通常可以区分三个分离区。 两个分别位于桅杆后面，分别为迎风面和背风面，而第三个区位于背风面的后部。 桅杆后面的分离可以通过适当的桅杆部分成形和通过引入湍流刺激器来最小化。 事实上，尾部分离区在某种程度上取决于前部分离区，因为大量分离向前会在附着的部分产生厚的边界层。 该层比薄层更容易分离。 在很大程度上，后部分离也取决于帆的装载。 通过适当的薄膜和良好的桅杆设计，该区域可以非常小，甚至可以消除。
首先要避免分离的原因有两个：帆上的压力分布受到干扰。本质上，这样的话，帆的两边的压力差就减小了，这就导致了升力和驱动力的降低，第二，分离本身引起了阻力的增加。南安普顿大学的桅杆/帆组合实验表明，桅杆干扰的影响很大。因此，当一个直径为帆弦直径的圆形桅杆放置在船帆前面时，逆风的驱动力减少了约20%，与没有桅杆的情况相比，一个较厚的桅杆也有12个，驱动力几乎减半。然而，有可能通过桅杆转动使桅杆/船帆连接的背风面变得光滑，从而使损失几乎减少一半。
YD-40具有相对坚固的桅杆作为巡洋舰/赛车手，它应该有一个简单的索具，可由巡航船上的一个家庭管理。 因此避免了运行后台和内部的森林，代价是纵向较厚的部分。 尺寸（从第11章的钻机计算中获得）为206毫米乘139毫米。 考虑到横帆下缘的弧形切口，平均值为173毫米，约为风帆平均弦长的6％。 这并不是很多，因此帆的主要部分应该正常工作，特别是我们将采用下一节中介绍的技术来减少桅杆的扰动。 然而，毫无疑问，帆的顶部会受到很大的干扰
减少桅杆干扰的方法143
流体动力学中一个众所周知但似乎自相矛盾的现象是，当物体表面由光滑变粗糙时，其阻力减小。正如我们在第5章中看到的，一艘游艇的底部会引起相当大的阻力增加。不同的行为的原因是，船体的粘性阻力，是一个细长的身体，本质上是由于直接摩擦（见图5 - 4），而一个钝体的阻力在很大程度上是由于尾压损失（粘性压力阻力）引起的。
让我们回到图5.5，显示船体周围流动的不同区域，可以看出边界层在船首是层流的，但相对快速地发生了转换。此后，它是动荡的，在罕见的情况下，可能会在船尾附近的分离点分离船体。圆柱体周围可能存在相同的流动区域，但并非总是如此。如果雷诺兹数（即直径和速度除以粘度，CF图5 R）的乘积很小，边界层不会发生湍流，而是直接在层流部分分离。事实上，这种情况发生在最大厚度之前（如图7 - 14所示），然后尾迹变得相当宽，阻力也很高。另一方面，如果边界层在分离前湍流，则后者被延迟到最大厚度的后部（见图7 - 14）。尾迹越窄，阻力越小，湍流分离延迟的原因是它对流动有搅拌作用。从边界层外的高速流体的对流流动，向内为即将停止沿表面移动。
考虑到这个解释，不难理解为什么粗糙的气缸可能比光滑的气缸有较小的阻力。如果雷诺兹数处于亚临界区域。层流分离发生时，引入粗糙度使边界层提前发生湍流，可能在分离之前。这被延迟了，正如刚才解释的那样，阻力变小了，现在桅杆通常处于亚临界区域，并且有很高的阻力，但是它接近于低阻力区域，使得粗糙度的诀窍发挥作用，图7。1 5显示了圆柱直径约0米的阻力系数与粗糙度高度。高度是给出一个百分比的大小可以看出，在11米/秒的阻力如果粗糙度高度0.5%的直径减少50%，狭窄的尾也扰乱了帆少多了，所以有一双增益，不幸的是，最佳的粗糙度与风速的变化，但高1%覆盖了大部分的有趣的速度相当不错。注意，显然是有兴趣的风。
图7 16显示了作者和学生的测量结果。有不同桅杆的板帆。在风洞中进行了无粗糙度试验，测量了后分离点的位置。最常见的是桅杆部分：椭圆形、梨形和三角洲。三个光滑桅杆的分离位置几乎没有差别。而粗糙度对椭圆形和梨形桅杆的正面影响最大。从图中可以看出，在所有情况下，帆的有效长度都有相当大的增加。这次试验的粗糙度是桅杆直径的1%，是由粘在桅杆前半部分上的均匀大小的沙粒造成的。后来的测试表明，更少的干扰是必要的事实上，一个小的脊状的同一高度放在前沿的肥大产生相同的效
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