Магнуса эффект

Магнуса эффект.

Ма́гнуса эффе́кт (по имени немецкого учёного Г. Г. Магнуса, G. G. Magnus) — возникновение поперечной силы при обтекании вращающегося тела однородным потоком жидкости или газа. Эта сила направлена к той стороне вращающегося тела, на которой направления вращения и скорости набегающего потока совпадают. Впервые явление было объяснено в 1852 Магнусом, исследовавшим причины отклонения шаровых артиллерийских снарядов от расчётной траектории и показавшим, что оно обусловлена вращением такого снаряда, которое он получает вследствие случайных причин.

Качественно М. э. можно объяснить на примере вращающегося кругового цилиндра, обтекаемого потоком несжимаемой жидкости, имеющим скорость V_∞ на бесконечности (см. рис.). Эта задача эквивалентна обтеканию цилиндра потоком при наличии циркуляции скорости Г, значение которой пропорционально угловой скорости вращения цилиндра и, а её возникновение обусловлено силами вязкости. В этом случае, согласно Жуковского теореме, на цилиндр действует сила F, перпендикулярная направлению набегающего потока и равная ρV_∞Г на единицу длины цилиндра (ρ — плотность жидкости). В реальных условиях картина течения вокруг вращающегося тела сложнее и сопровождается отрывом потока, который вызван вязкими силами и зависит от Рейнольдса числа. Всё это затрудняет установление связи между Г и ω и получение достоверных количественных результатов. Структура течения ещё более усложняется при движении пространственного вращающегося тела.

Немецкий инженер А. Флетнер в 1922—1926 пытался использовать М. э. для приведения в движение корабля энергией ветра — на корабле вместо парусов были установлены быстро вращающиеся цилиндры-роторы, Испытания показали техническую пригодность корабля, но он оказался менее экономичным, чем обычные винтовые суда.

М. э. широко используется в спортивных играх — «кручёные» мячи в теннисе, «сухой лист» в футболе и т. д.

В. А. Башкин.