第194章 关于伯努利原理的设想（1 / 2）

听得这金不全如此说，点了点头，李沐阳也终于是恍然了，明白这海船之所以能够在海面上顺利航行，并不是因为风对于船帆的推力，而是利用伯努利效应，这让他想起了以前看过的一篇科学杂志，里面有提到过。

所谓伯努利效应，又称“边界层表面效应”，是李沐阳前世一名叫丹尼尔·伯努利发现的科学家发现的，也就是气流速度与周围自由气流成比例增加，从而导致压力的降低，而这可令气流速度更快。

这种情况在船帆的背风面发生即空气流动速度加快并在帆的后面形成低压区域。

因为空气与水一样，都是流动的．当风汇聚并且风被帆分开时，一些风附着在凸起面（背风面）并将帆扯起．为了其上“未附着”的空气穿过帆，帆必须向不受帆影响的气流外弯曲。

但此类的自由气流往往保持其直线流动并妨碍航行，自由气流和弯曲的船帆合在一起形成了一个窄道，起初的气流必须从中经过．因为它不能自行压缩，所以空气必须加速以从该窄道挤过。

这就是气流速度在帆的凸起面增加的原因，一旦发生这一情况，伯努力的理论就得以生效。

窄道中增加的气流要快于周围的空气，并且在气流速度加快的区域压力将下降。

这就产生了链式反应，随着新的气流接近最先着风之帆缘并分开，它更多地流向背风面——气流被吸引到低压区域并被高压区域所排斥。

现在即使更大块的空气也必须更快地挤进凸起帆面和自由气流形成的窄道，这令空气压力更低。

这一情况不断发展直至达到现有风力条件的最大速度，并且在背风面形成最大低压区域。

需要注意的是，只有在气流达到曲面（弦深）的最深点后气流才增加。

在达到这一点之前，空气不断汇聚和加速，超出这一点后，空气分开并减速，直到再次与周围空气速度相当。

在其间，在帆的迎风面发生相反的情况，随着更多的空气流过背风面，迎风面上流过帆的凸起面和自由气流之间的扩展空间的空气将减少。

由于这些气流四散流动，所以其流速下降到比周围空气还低的速度，这导致压力增加。

在了解了这个原理后，才能在实际中借助这些力量来使船只移动，比如船帆。

像是首先需要在风帆和风之间建立理想的关系，使风不但加速流动，而且可以沿着帆的凸起面流动。

船帆和风之间的这一关系的一部分称作迎角，描绘与风平直的船帆，空气均匀分开到每一面上。

船帆下垂而不是充满成弯曲形状，空气没有加速以在背风面形成低压区域，并且船只没有移动。

但如果船帆与风向刚好成正确角度，则船帆会一下子充满风并产生空气动力。

迎角的角度必须十分精确，如果该角度保持与风太近，则船帆的前部将“抢风”或摆动。

如果其角度太宽，则沿着帆的曲面流动的气流将分开并且周围的空气重新聚合。

这一分离产生了旋转空气的“停转区域”，导致风速下降、压力增加。

因为船帆的曲率将始终导致帆的尾端与风向所成的角度大于与最先着风之帆缘所成角度，所以帆的后缘的空气不能沿着曲面流动并返回周围自由空气的方向。

理想上讲，在气流到达帆的后缘前不应开始分离，但随着船帆的迎角加宽，分离点逐渐前移并将其后的一切保留在停转区域。

所以这就需要船长的掌舵操控了，一般来说，只有经验极其丰富的老船长，才能完美的掌握这个角度，使海船更加顺风顺水的在海面上航行，而不出差错。

这也正是老船长的宝贵之处，换做一般刚驾驭海船的愣头青，根本就搞不明白这一切，别说驾驭海船航行了，恐怕只能原地打圈圈，开都开不走。

不过李沐阳想起这个自己以前看过的原理后，却是不禁心中一喜，因为这样一来，他或许可以想办法将这些角度用数学公式的方法算出来，而不用非要族人在日积月累驾驭海船的经验中去摸索，这样的培训他们的速度更快，没准要不了多少时间，就能培育出一批经验丰富的老船长啊。

而除了迎角需要保持正确角度以使空气能够顺利通过外，关于风与帆关系的另一重要因素就是船帆必须具有正确的曲率，以保证空气始终附着在船尾。

如果曲线太小，则气流将不弯曲，并且将不会产生导致速度增加的压挤效果。

如果曲线太大，则气流不能被附着。

因此，只有在曲率不太大并且迎角不太宽的情况下才能发生分离。

而这个曲率同样是可以想办法以数学公式的方法给算出来的，所以李沐阳是越发欣喜起来，想到没准困扰自己部落这船长船员不足的问题，将有机会迎刃而解了啊。

反正话不多说，就是这些气流在船帆上形成的压力，推动海船前进的，而不是大家想当然的以为是靠风的推力。

如果更详细的形容的话就是，在海平面上，每平方米的气压是10吨，当船帆的背风面上的气流增强时，从上面就可以知晓气压将下降。

假定每平方米将下降20千克，同样，迎风面上的气压将增加。

假定每平方米增加10千克，并且即使背风压力是负向并且迎风压力是正向的，它们都作用于同一方向