高尔夫球的流体力学问题
高尔夫球的表面为什么有凹坑?为什么光滑的高尔夫球飞得不远?让我们一起走进高尔夫球的流体力学现象:
高尔夫球在往前的过程中,前进速度除了受到空气对它的粘滞力以外,还受到流场改变所产生的阻力,并且这个阻力会占主要部分。就像汽车,最先人们认为汽车前进时受到的主要空气阻力来自于前面的挡风玻璃,但是,随着人们对流体力学的研究,发现汽车尾流才是汽车的主要阻力,这个发现推动了现代流线型汽车的发展。尾流就是流场改变的一种。
汽车尾流
当高尔夫球速度很慢时,以空气粘滞力为主;当超过一定速度后,会在球的后面形成对称的漩涡,流体分子沿球面走一段后会脱离,这就是边界层脱离。麻脸的高尔夫球由于凹坑产生了吸引力,使得流体分子被吸引住,从而阻止了大漩涡的形成。由此,麻脸的高尔夫球比光滑的高尔夫球形成的漩涡少,阻力更小,因此飞得更远。
为什么飞机和船体不做成麻脸状的呢?实际上麻脸状只是改变流场的一种方法;在高速运动中,翼形状即前钝后薄的形状也可以改变流场分布,使边界层漩涡变少,减少阻力产生。