Flæðiþol er viðamikið vandamál. Eldsneytiseyðsla bíls á miklum hraða kemur aðallega frá loftmótstöðu frekar en núningsmótstöðu jarðar. Ástæðan fyrir því að hægt er að „hengja“ smog í loftinu er einnig vegna flæðisþols. Þetta sýnir allt mikilvægi loftmótstöðu.
01
Þrýstingarmunarviðnám og núningsviðnám
Frá sjónarhóli krafts er viðnám hlutarins bein virkni vökvans á yfirborði hans. Það sem er hornrétt á yfirborð hlutarins er þrýstingur vökvans og viðnámið sem myndast við hann er kallað mismunaþrýstingsviðnám; það sem er samsíða yfirborði hlutarins er seigfljótandi klippikraftur vökvans og viðnámið sem myndast við hann er kallað núningsviðnám. Fyrir utan þessa tvo krafta er ekkert annað afl til. Þess vegna er heildarviðnám hlutar afleidd kraftur þrýstingsmunsviðnáms og núningsviðnáms. Þrýstimunur viðnám er nátengd lögun hlutarins, og núning viðnám er aðallega tengt yfirborði hlutarins.
Sums staðar er sagt að auk þrýstingsmunsviðnáms og núningsviðnáms sé framkallað viðnám, höggbylgjuþol osfrv., sem er misskilningur. Reyndar má rekja bæði framkallaða viðnám og höggbylgjuþol til þrýstingsmunsviðnáms og núningsþols (aðallega þrýstingsmunsviðnám).
02
mótstöðu mótstöðu aftan viðnám
Það hefur verið vitað frá fornu fari að hlutir sem hreyfast í vökva munu upplifa viðnám og er mótstaðan nátengd lögun hlutarins. En upprunalega kenningin um vökvafræði komst að gagnstæðri niðurstöðu. Byggt á lögmálum vökvahreyfingar Euler og Bernoulli, ef seigja vökvans er hunsuð, mun vökvinn ekki framleiða viðnám gegn hlutum af hvaða lögun sem er sem hreyfast í honum.
Svo virðist sem viðnámið sé algjörlega af völdum seigju, en seigja lofts er mjög lítil og núningsviðnámið sem það framleiðir er mun minna en loftaflfræðileg viðnám sem mæld er í raun. Þessi mótsögn er þekkt í sögunni sem „þversögn D'Alemberts“ vegna þess að hún var sett fram af franska stærðfræðingnum D'Alembert.
Það var ekki fyrr en Prandtl setti fram jaðarlagakenninguna að fólk áttaði sig í alvöru á kjarna flæðiviðnáms. Þrýstimunur viðnám er aðalþáttur loftaflfræðilegrar mótstöðu, en fyrir almenna hluti er þrýstingsmunur viðnám aðallega vegna aðskilnaðar á mörkum lagsins.
Fyrstu menn (kannski halda margir það núna) út frá einhvers konar "heilbrigðri skynsemi", töldu lögun fremri hluta hlutarins ráða stærð mótstöðunnar og viðnámið verður lítið ef framhlutinn er skarpari . Með jaðarlagakenningunni er mikilvægara að uppgötva lögun aftan á hlutnum. Vegna þess að lögun aftan á hlutnum ræður hvar mörkalagið skilur að og þar með þrýstingsdreifinguna á yfirborði hlutarins.
Algengir fiskar og fuglar eru tiltölulega fullkomnir straumlínulagaðir líkamar, með kringlótt höfuð og oddhvasst hala.
03
Mótþol Framviðnám
Þrátt fyrir að lögun aftan á hlutnum sé afgerandi fyrir dragmagnið skiptir lögun framhliðarinnar líka máli. Til dæmis, ef framhlið hlutarins er ferningur, mun vökvinn skilja sig snemma í skörpum hornunum og vandlega hönnuð lögun bakhliðarinnar mun missa merkingu sína. Fyrir þá vörubíla sem nú keyra á þjóðveginum er lögun hagræðingarinnar sem hefur náðst aðallega einbeitt að framhlutanum og afturhlutinn takmarkast af lögun gámsins, þannig að minna hefur verið unnið. Fyrir hluti sem hreyfast á transónískum hraða mun höggbylgjan mynda viðbótarviðnám, þannig að framhlutinn er hannaður í mjög oddhvass form, þannig að keiluhorn höggbylgjunnar er minna til að draga úr viðnám.
04
Höggbylgjuþol
Þegar innstreymishraði nálgast eða fer yfir hljóðhraða myndast höggbylgjur, sem mun koma með aukna höggbylgjuþol. Í meginatriðum er höggbylgjuviðnám einnig eins konar þrýstingsmunur viðnám, sem stafar af ófullnægjandi endurheimt þrýstings í aftari hluta hlutarins vegna tilvistar höggbylgna. Að vanrækja seigfljótandi tapið, þegar engin höggbylgja er, þá samsvarar hraðaminnkun loftstreymis í seinni hluta hlutarins þrýstingshækkun Δp1; þegar það er höggbylgja missir loftflæðið hluta af vélrænni orku þegar það fer í gegnum höggbylgjuna og þrýstingshækkunin Δp2 sem samsvarar sömu hraðaminnkun og verður minni en Δp1. Þess vegna, þegar það er höggbylgja, er þrýstingurinn í aftari helmingi hlutarins aðeins lægri, sem er uppspretta höggbylgjuþolsins. Með því að gera frambrún hlutarins skarpa getur það dregið úr höggkeiluhorninu og þannig dregið úr tapinu sem stafar af höggbylgjunni og einnig dregið úr höggbylgjuþolinu. Þegar skipið ferðast á vatnsyfirborðinu mun það mynda yfirborðsbylgjur og hafa einnig ölduþol, þannig að það ætti að vera oddhvasst á meðan kafbáturinn sem ferðast neðansjávar er ávölur.
Að nota orkutap til að útskýra höggbylgjuþol er ekki nógu beint. Þegar öllu er á botninn hvolft eru þrýstingur og seigfljótandi kraftur á yfirborði hlutar þeir þættir sem ákvarða beint magn viðnáms. Næst er höggbylgjuviðnámið útskýrt með breytingu á yfirborðsþrýstingi hlutarins.
05
Áhrif lögunar og yfirborðsgæða á viðnám
Að draga úr viðnám er eilíft þema vökvafræðinnar. Notkun straumlínulína getur í raun dregið úr mismunaþrýstingsviðnáminu, aðallega vegna þess að það er engin aðskilnaður á mörkum lagsins á yfirborði vel hannaðs straumlínulagaðs líkama, og dregur þannig úr mismunaþrýstingsviðnáminu.
Auk lögunarinnar hefur yfirborðsgrófleiki hlutar einnig áhrif á viðnám. Almennt, því sléttara sem yfirborðið er, því minni er núningsviðnámið, en stundum er yfirborð hlutarins viljandi gróft, þannig að mörkalagið verður órólegt til að hindra aðskilnað og dregur þar með verulega úr þrýstingsmismunsviðnáminu.
06
Tekið saman
Þegar loftaflfræðileg viðnám hlutar er greint er venja vökvafræðinnar að skipta honum í samræmi við form kraftsins. Viðnám sem stafar af þrýstingi sem verkar lóðrétt á yfirborð hlutarins er kölluð mismunaþrýstingsviðnám, en viðnám sem stafar af núningskrafti samsíða yfirborði hlutarins kallast núningsviðnám. Þar sem enginn kraftur er annar en þessir tveir kraftar á yfirborði hlutar, þá er hvers kyns viðnám annað hvort þrýstimunsviðnám eða núningsviðnám, eða hvort tveggja.
Þrýstimunur viðnám af völdum flæði aðskilnað og þrýsting mismunur viðnám af völdum höggbylgju eru stærstu þættirnir sem hafa áhrif á loftaflfræðileg viðnám hluta.
Hlutir með lágt viðnám hafa kringlótt höfuð og oddhvass hala, en yfirhljóðslegir hlutir með lágt viðnám hafa odda.
