aerodynamik

fra Wikipedia, den gratis encyklopædi
Spring til navigation Spring til søgning
Vågne hvirvler , en aerodynamisk effekt

Aerodynamik (fra oldgræsk ἀήρ aer , luft og δύναµις dynamis , kraft ) er en del af væskedynamikken (væskedynamik) og beskriver legemers adfærd i luft eller komprimerbare gasser ; sidstnævnte kaldes også gasdynamik . Det andet underområde af væskedynamik, hydrodynamik , omhandler derimod væsker .

Aerodynamik beskriver kræfterne, såsom dynamisk løft , som f.eks. Gør det muligt for fly at flyve eller sejlskibe til at sejle gennem vandet ved hjælp af vinden. Mange andre teknologiske områder, såsom anlægsarbejde eller køretøjskonstruktion , skal beskæftige sig med aerodynamik.

Specialiteter

Aerodynamikken er et underområde inden for væskemekanik (herunder Fluid Dynamics) og indeholder flere områder med særlig interesse, der har specialiseret sig i forskellige områder:

  • Vingeteori: bevægelser af en vinge i tæt gas
  • Rumaerodynamik: Dette område omhandler aerodynamik under flyvning og genindførsel af rumfartøjer
  • Supersonisk aerodynamik: missiler, der bevæger sig hurtigere end lyd (Mach 1 til Mach 3)
  • Hypersonisk aerodynamik: missiler, der bevæger sig ved meget høje hastigheder i tætte gasser (Mach 3+)
  • Grænselagsteori : Det tætsiddende lag i nærområdet omkring kroppen overvejes
  • Aerodynamik af vindmøller: anvendelse af metoden til spørgsmål som dem, der opstår ved driften af ​​vindmøller
  • Sejlets fysik : Ved design af et sejlskib skal der tages højde for væskedynamikken omkring sejlet, skrogetes hydrodynamik og interaktionen ved vand-luft-grænsefladen.

Teoretiske modeller

Strøm omkring en hydrofoil. Denne inkomprimerbare strøm opfylder Euler -ligningerne.

Den mest omfattende model er Navier-Stokes ligninger . Det er et system med ikke-lineære partielle differentialligninger af 2. orden, som fuldstændig beskriver en newtonsk væske . Især turbulens og det hydrodynamiske grænselag er også inkluderet.

En enklere model er Euler -ligningerne , som på grund af den forsømte friktion ikke kortlægger grænselaget og heller ikke indeholder nogen turbulens, hvilket betyder, at for eksempel en bod ikke kan simuleres ved hjælp af denne model. Mange grovere net er egnede til dette for at løse ligningerne på en meningsfuld måde. I modsætning hertil er Euler -ligningerne meget velegnede til de dele af strømmen, hvor grænselaget ikke spiller en væsentlig rolle.

Endelig er ligningerne for potentiale særligt nyttige, når der skal fremsættes grove forudsigelser. Hos dem antages entropien at være konstant, hvilket betyder, at der ikke kan opstå stærke chokbølger, da entropien endda er diskontinuerlig på disse.

brug

I dag foregår det aerodynamiske design af fly og køretøjer hovedsageligt på computeren. Den numeriske flow-simulering (CFD) er af stor betydning, hvor gode tilnærmelser til reelle flowprocesser kan opnås gennem computerstøttede processer med tilsvarende beregningsindsats. På grund af kompleksiteten af ​​de fænomener, der opstår, er målinger i vindtunneler nødvendige for mange applikationer for at verificere designet.

litteratur

  • Cameron Tropea: Aerodynamics I & II, Research Reports Fluid Mechanics and Aerodynamics , Shaker, Aachen 2004, ISBN 3-8322-3255-9
  • Reinhard Kutter: Fly aerodynamik - tekniske løsninger og strukturelt design. Motorbuch, Stuttgart 1990, ISBN 3-87943-956-7
  • Czesław A. Marchaj: Aerodynamik og hydrodynamik i sejlads. Delius Klasing , Bielefeld 1991, ISBN 3-7688-0729-0
  • Theodore von Kármán : Aerodynamik - udvalgte emner i lyset af den historiske udvikling. Interavia, Genève 1956
  • Ludwig Prandtl : Fire afhandlinger om hydrodynamik og aerodynamik. Selvudgivet af Aerodynamic Research Institute, Göttingen 1944.
  • John D. Anderson: En historie om aerodynamik - og dens indvirkning på flyvende maskiner. Cambridge University Press, Cambridge 2000, ISBN 0-521-45435-2
  • Rose McCallen: Aerodynamikken i tunge køretøjer - lastbiler, busser og tog. Springer, Berlin 2004, ISBN 978-3-540-22088-6
  • J. Gordon Leishman: Principper for helikopter aerodynamik. Cambridge University Press , Cambridge 2000, ISBN 0-521-66060-2
  • John D. Anderson: Fundamentals of aerodynamics. McGraw-Hill, Boston 2007, ISBN 978-0-07-125408-3
  • John J. Bertin, Russell M. Cummings: Aerodynamik for ingeniører. Pearson Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ 2009, ISBN 978-0-13-235521-6
  • Alois P. Schaffarczyk: Introduktion til vindmøllens aerodynamik. Springer, Berlin, 2014, ISBN 978-3-642-36408-2

Weblinks

Commons : Aerodynamik - samling af billeder, videoer og lydfiler
Wiktionary: Aerodynamik - forklaringer på betydninger, ordoprindelse, synonymer, oversættelser