| XT_1993 |
2007-12-27 14:48 |
路亚DIY的思考
路亚为何会摆动?有的摆动频率快,有的频率慢;有的摆动幅度大,有的幅度小.这两种状态结合路亚的外形,涂装构成了一只泳姿优良仿真度极高的路亚.是什么因素使得这个精美的工艺品变成一条活灵活现的模拟小鱼呢?我认为这些因素就是:交变外力,形状和材质,合理的重心,操竿者适当的拖曳速度.
1.周期性变换方向的外力: Von Kármán vortex street 卡门涡街
按牛顿定律,物体的运动状态要发生改变,就一定要有外力作用在它上面,否则该物体就会保持静止或匀速直线运动状态.既然路亚能动就一定是外力的作用.
卡门涡街是流体力学中重要的现象，在自然界中常可遇到，在一定条件下的定常来流绕过某些物体时，物体两侧会周期性地脱落出旋转方向相反、排列规则的双列旋涡，经过非线性作用后，形成卡门涡街, 漩涡是交错的，会造成交错的压力差。如桥墩后面不对称的漩涡，旗杆后面旗的摆动，风吹过高塔、烟囱、电线等都会形成卡门涡街.反过来将物体在静止水流中移动,只要发生相对移动,也会出现卡门涡街现象,路亚的拖曳就是这种情况.
出现漩涡就会产生负压,这样就会在路亚后部产生交错的方向相反的外力,这是路亚摆动的外在动力.卡门涡街的释放频率与流体的流动速度及柱状物的宽度有关，可用下式表示：
F=St•V/d
式中：F----------卡门涡街的释放频率
St----------系数（称为斯特罗哈数）
V-----------流速
d------------柱状物的宽度。
卡门涡街的释放频率F和流速V成正比
涡街的频率也就是交变外力的频率,也就是说路亚在水中受到外力的频率与路亚的宽度成反比和拖曳速度成正比.外力的大小与拖曳速度成正比,与路亚横截面尺寸的变化率成正比.
2. 形状尺寸和材质
以固定速度拖动路亚,路亚头部切水部分的形状和尺寸确定后,它所受到的交变外力的频率也就基本确定,其所受力的大小受横截面的变化率决定.crank尺寸大,尺寸的变化率也大,其受力的频率低,力大,但受力的有效长度短;ninnow的尺寸小,尺寸变化率小,所以其受力频率高,力小,但受力的有效长度长;VIB在水中的姿势基本是大于45度的,头朝下,其切水尺寸最小,尺寸变化率最大,所以它受力的频率最高,力也最大,其摆动应该改称为颤动.
在外力的频率和大小确定后,路亚能否以受到的外力频率摆动还应该和该路亚的摆动轴线位置,重心位置,固有频率有关.固有频率和外力的频率相同或接近,路亚就会在外力的作用下产生共振,这样就会有最大的摆动幅度和稳定性.
固态物体的固有频率取决于它的外形尺寸和所用的材质.
3.重心和摆动轴线
路亚基本是流线型的体形,以其截面积最大部分(最粗)为分割点,可分为头部(切水部分),尾部(受力部分),漩涡的产生应该是在分割点之后.也就是说在分隔点之后才会受到卡门涡街的交变外力.
不同的路亚,摆动轴线,重心,分割点,鼻环的位置是不同的,我个人认为摆动轴线,重心,分割点,鼻环的位置尽量接近或重合理论上说应该是受力和运动情况最好的.
4.舌板的力学作用:
我自己臆断它有两个功能:
第一,产生一个向下的分力,该力起两个作用,使得路亚深度下降,当这个分力和钓线拉扯产生的向上分力相等时就达到设计的深度;第二就是以鼻环为支点,产生一个向下的力矩,使得路亚的身体保持水平或尾部稍上的姿势,即起一个平衡的作用.
第二,舌板本身也会产生一个卡门涡街效应,在舌板的左右边受到一个交变的力,该力使得路亚会以身体为轴线左右旋转,看起来路亚不仅会摆动,而且沿身体轴线方向有一个正反扭动的动作.
5.几种典型的路亚的涡街示意图和受力分析
以常用的minnow为例说明:
当米诺到达固定泳层后,一般会呈现出上图的姿势,头低尾高,只是不同的路亚身体截面不同,在稳定后的角度稍有差异.在水平截面上路亚的身体就是一个椭圆体,这样整段身体都会产生相位一致的漩涡,出现的交变力的合力就比较大,对路亚的摆动能量就比较高,舌板的其中一个作用就是将路亚校正到这种体位.
当路亚到达固定水层稳定后,各个力在水平和垂直方向的合力应该为零(理论值),相对转动轴的力矩合为零,由于拖动产生的漩涡外力则不为零,其大小方向会按一定的频率变化,所以路亚在这个力的作用下会产生摆动和以身体为轴线的转动.
crank的受力和米诺基本一样,只是截面尺寸不同,产生的力大小和频率不一样
VIB稍有差异,无舌板,截面尺寸小,产生的力频率高
6.总结:
路亚的设计制作牵扯到了很多知识,如何将路亚做得形似加神似,还是需要花费很多精力的.一些国产仿制的路亚为何就没有原厂货的泳姿好,实际是需要做一些研究的,外形完全一致,材料的特性相同吗?重心合理吗,摆动轴在哪里,能和外力产生共振吗,对象鱼对这款路亚的泳姿要求是怎样的?
路亚爱好者自己DIY一个路亚,并且得到对象鱼的青睐,这不啻是一种极大的满足,是一种更高层次的享受.但DIY的作品是需要不断测试和改良的,这其中还包括对对象鱼的逐步了解,在改良过程中如果能搞清楚原理,有目的和方向性的去改才能取得更好的成效.
本人是搞电子设计的,对流体和路亚方面的理论知之甚少,纯粹凭一个路亚爱好者的热情和好奇心做了一些臆想和猜测,以此抛砖引玉,引发大家的讨论和专业人士的指点,让我们的路亚DIY水准更上一层楼.
觉得我的分析有道理请加分,觉得不对可以扔鸡蛋和砖头!欢迎讨论! |
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