Aerodinamik - Aerodynamics

"Aerodinamik" qayta yo'naltirishlar. Boshqa maqsadlar uchun qarang Aerodinamik (ajralish).
NASA turbulentlikni uyg'otish o'qish Vallops oroli 1990 yilda A girdob tutun bilan ochilgan samolyot qanotidan o'tish yo'li bilan yaratilgan. Vortekslar aerodinamikani o'rganish bilan bog'liq ko'plab hodisalardan biridir.

Aerodinamik, dan Yunoncha r aero (havo) + μmík (dinamika), bu harakatni o'rganadi havo, ayniqsa qattiq ob'ekt ta'sirlanganda, masalan samolyot qanot. Bu pastki maydon suyuqlik dinamikasi va gaz dinamikasi va aerodinamika nazariyasining ko'p jihatlari ushbu sohalar uchun umumiydir. Atama aerodinamika ko'pincha gaz dinamikasi bilan sinonim sifatida ishlatiladi, ularning farqi shundaki, "gaz dinamikasi" barcha gazlarning harakatini o'rganishga taalluqlidir va havo bilan cheklanmaydi. Kabi aerodinamikani rasmiy o'rganish zamonaviy ma'noda XVIII asrda boshlandi, ammo kabi asosiy tushunchalarni kuzatish aerodinamik qarshilik ancha oldinroq qayd etilgan. Aerodinamikadagi dastlabki harakatlarning aksariyati erishishga qaratilgan havodan og'irroq parvoz, bu birinchi marta namoyish etilgan Otto Liliental 1891 yilda.[1] O'shandan beri aerodinamikadan foydalanish matematik tahlil, empirik taxminlar, shamol tunnel tajriba va kompyuter simulyatsiyalari havodan og'ir parvoz va boshqa bir qator texnologiyalarni rivojlantirish uchun oqilona asos yaratdi. Yaqinda aerodinamikada olib borilayotgan ishlar bilan bog'liq masalalarga e'tibor qaratdi siqiladigan oqim, turbulentlik va chegara qatlamlari va tobora ko'payib bormoqda hisoblash tabiatda.

Tarix

Asosiy maqola: Aerodinamika tarixi

Zamonaviy aerodinamika faqat XVII asrga to'g'ri keladi, ammo aerodinamik kuchlarni odamlar ming yillar davomida yelkanli qayiqlarda va shamol tegirmonlarida ishlatib kelmoqdalar,[2] va parvoz tasvirlari va hikoyalari yozilgan tarix davomida paydo bo'ladi,[3] kabi Qadimgi yunoncha afsonasi Ikar va Dedalus.[4] Ning asosiy tushunchalari doimiylik, sudrab torting va bosim gradyanlari ishida paydo bo'ladi Aristotel va Arximed.[5]

1726 yilda, Ser Isaak Nyuton havo qarshilik nazariyasini ishlab chiqqan birinchi odam bo'ldi,[6] uni birinchi aerodinamiklardan biriga aylantirdi. Golland -Shveytsariya matematik Daniel Bernulli 1738 yilda kuzatilgan Gidrodinamika unda u bugungi kunda ma'lum bo'lgan siqilmaydigan oqim uchun bosim, zichlik va oqim tezligi o'rtasidagi asosiy munosabatlarni tasvirlab berdi Bernulli printsipi, bu aerodinamik ko'tarishni hisoblash uchun bitta usulni taqdim etadi.[7] 1757 yilda, Leonhard Eyler umumiyroq nashr etilgan Eyler tenglamalari ham siqiladigan, ham siqilmaydigan oqimlarga tatbiq etilishi mumkin. Eyler tenglamalari 1800 yillarning birinchi yarmida yopishqoqlik ta'sirini hisobga olgan holda kengaytirildi, natijada Navier - Stoks tenglamalari.[8][9] Navier-Stoks tenglamalari suyuqlik oqimining eng umumiy boshqaruvchi tenglamasidir va oddiy shakllardan boshqa hamma oqim uchun echilishi qiyin.

Ning nusxasi Raytlar birodarlar ' shamol tunnel Virjiniya havo va kosmik markazida namoyish etiladi. Shamol tunnellari aerodinamika qonunlarini ishlab chiqish va tasdiqlashda muhim rol o'ynadi.

1799 yilda, Ser Jorj Keyli parvozning to'rtta aerodinamik kuchini aniqlagan birinchi odam bo'ldi (vazn, ko'tarish, sudrab torting va surish ), shuningdek, ular o'rtasidagi munosabatlar,[10][11] va shu bilan keyingi asr uchun havodan og'ir parvozga erishish yo'lini belgilab berdi. 1871 yilda, Frensis Herbert Venxem birinchi qurilgan shamol tunnel, aerodinamik kuchlarni aniq o'lchashga imkon beradi. Drag nazariyalari tomonidan ishlab chiqilgan Jan le Rond d'Alembert,[12] Gustav Kirchhoff,[13] va Lord Rayleigh.[14] 1889 yilda, Charlz Renar, frantsuz aviatsiya muhandisi, doimiy parvoz uchun zarur bo'lgan quvvatni oqilona bashorat qilgan birinchi odam bo'ldi.[15] Otto Liliental, планер parvozlari bilan yuqori muvaffaqiyat qozongan birinchi odam, shuningdek, birinchi bo'lib yuqori ko'tarilish va past tortishish qobiliyatini keltirib chiqaradigan ingichka, kavisli havo plyonkalarini taklif qildi. Ushbu o'zgarishlarga asoslanib, o'zlarining shamol tunnelida olib borilgan tadqiqotlar Raytlar birodarlar 1903 yil 17-dekabrda birinchi samolyot bilan parvoz qildi.

Birinchi parvozlar paytida, Frederik V. Lancher,[16] Martin Kutta va Nikolay Jukovskiy mustaqil ravishda bog'langan nazariyalarni yaratdi tiraj ko'tarish uchun suyuqlik oqimining. Kutta va Jukovskiy ikki o'lchovli qanot nazariyasini ishlab chiqishga kirishdilar. Lancherning ishini kengaytirib, Lyudvig Prandtl matematikani rivojlantirishga xizmat qiladi[17] yupqa plyonka va ko'tarish yo'nalishidagi nazariyalar orqasida, shuningdek ishlash chegara qatlamlari.

Samolyot tezligi oshgani sayin, dizaynerlar havo bilan bog'liq muammolarga duch kela boshladilar siqilish tovush tezligiga yaqin yoki undan yuqori tezlikda. Bunday sharoitda havo oqimlarining farqlari samolyotni boshqarishda muammolarga olib keladi, bu tufayli qarshilik kuchayadi zarba to'lqinlari, va tufayli tarkibiy buzilish xavfi aeroelastic flutter. Oqim tezligining tovush tezligiga nisbati Mach raqami keyin Ernst Mach kimligini birinchilardan bo'lib tekshirgan ovozdan tez oqim. Macquorn Rankine va Per Anri Gugoniot a dan oldin va keyin oqim xususiyatlari nazariyasini mustaqil ravishda ishlab chiqdi zarba to'lqini, esa Yakob Akeret ovozdan baland havo plyonkalarining ko'tarilishi va tortilishini hisoblash bo'yicha dastlabki ishlarga rahbarlik qildi.[18] Teodor fon Karman va Xyu Latimer Drayden atamasini kiritdi transonik Mach 1 atrofida oqim tezligini tavsiflash uchun bu erda tortishish tez o'sadi. Dragning bu tez o'sishi aerodinamiklar va aviatorlarni ovozdan tez uchish mumkin bo'lgan vaqtga qadar kelishmovchilikka olib keldi. ovoz to'sig'i yordamida 1947 yilda birinchi marta buzilgan Bell X-1 samolyot.

Ovoz to'sig'i buzilgan vaqtga kelib, aerodinamiklarning subsonik va past ovozli oqim haqidagi tushunchalari pishib yetildi. The Sovuq urush har doim o'zgarib turadigan yuqori samolyotlar liniyasini loyihalashga undadi. Suyuqlikning hisoblash dinamikasi murakkab ob'ektlar atrofidagi oqim xususiyatlarini echishga intilish sifatida boshlandi va butun samolyotlarni kompyuter dasturlari yordamida loyihalashtirish darajasiga ko'tarilib, shamol-tunnel sinovlari, so'ngra kompyuter bashoratlarini tasdiqlash uchun parvoz sinovlari o'tkazildi. Tushunish ovozdan tez va gipertonik aerodinamika 1960-yillardan boshlab pishib yetdi va aerodinamika mutaxassislarining maqsadlari suyuqlik oqimi xatti-harakatlaridan transport vositasining muhandisligiga o'tdi, u suyuqlik oqimi bilan oldindan taxmin qilinadigan darajada o'zaro ta'sir qiladi. Ovozdan tez va gipertovushli sharoitlarda samolyotlarni loyihalash, shuningdek, hozirgi samolyotlar va harakatlantiruvchi tizimlarning aerodinamik samaradorligini oshirish istagi aerodinamikada yangi tadqiqotlarni rag'batlantirishda davom etmoqda, shu bilan birga oqim turbulentligi bilan bog'liq asosiy aerodinamik nazariyaning muhim muammolari ustida ish olib borilmoqda. va Navier-Stoks tenglamalariga analitik echimlarning mavjudligi va o'ziga xosligi.

Asosiy tushunchalar

An parvoz kuchlari plyonka

Ob'ekt atrofidagi havo harakatini tushunish (ko'pincha oqim maydoni deb ataladi) kuchlarni hisoblash imkonini beradi lahzalar ob'ekt ustida harakat qilish. Ko'pgina aerodinamik muammolarda qiziqish kuchlari parvozning asosiy kuchlari hisoblanadi: ko'tarish, sudrab torting, surish va vazn. Ulardan ko'tarish va tortishish aerodinamik kuchlar, ya'ni qattiq tanadan havo oqimi tufayli kuchlar. Ushbu miqdorlarni hisoblash ko'pincha oqim maydoni doimiylik sifatida harakat qiladi degan taxminga asoslanadi. Uzluksiz oqim maydonlari kabi xususiyatlar bilan tavsiflanadi oqim tezligi, bosim, zichlik va harorat, bu pozitsiya va vaqt funktsiyalari bo'lishi mumkin. Ushbu xususiyatlar to'g'ridan-to'g'ri yoki bilvosita aerodinamik tajribalarda o'lchanishi yoki massani saqlash uchun tenglamalardan boshlab hisoblanishi mumkin, momentum va havo oqimidagi energiya. Zichlik, oqim tezligi va qo'shimcha xususiyat, yopishqoqlik, oqim maydonlarini tasniflash uchun ishlatiladi.

Oqim tasnifi

Oqim tezligi oqimlarni tezlik rejimiga ko'ra tasniflash uchun ishlatiladi. Subsonik oqimlar bu oqim maydonlari bo'lib, unda havo tezligi maydoni har doim mahalliy ovoz tezligidan past bo'ladi. Transonik oqimlar subsonik oqimning ikkala mintaqasini va mahalliy oqim tezligi ovozning mahalliy tezligidan katta bo'lgan mintaqalarni o'z ichiga oladi. Supersonic oqimlari deb oqim tezligi hamma joyda tovush tezligidan katta bo'lgan oqimlarga aytiladi. To'rtinchi tasnif, gipertovushli oqim, oqim tezligi tovush tezligidan ancha katta bo'lgan oqimlarni nazarda tutadi. Aerodinamika mutaxassislari gipertovushli oqimning aniq ta'rifi bo'yicha kelishmovchiliklarga duch kelishmoqda.

Siqiladigan oqim oqim ichidagi har xil zichlikni hisobga oladi. Subsonik oqimlar ko'pincha siqilmaydigan sifatida idealizatsiya qilinadi, ya'ni zichlik doimiy deb qabul qilinadi. Transonik va ovozdan yuqori oqimlar siqiluvchan bo'lib, ushbu oqim maydonlarida zichlik o'zgarishini e'tiborsiz qoldiradigan hisob-kitoblar noto'g'ri natijalarni beradi.

Viskozite oqimdagi ishqalanish kuchlari bilan bog'liq. Ba'zi oqim maydonlarida yopishqoq effektlar juda kichik va taxminiy echimlar yopishqoq effektlarni beparvo qilishi mumkin. Ushbu taxminlar invissid oqimlar deb ataladi. Qovushqoqligi beparvo qilinmaydigan oqimlarga yopishqoq oqimlar deyiladi. Nihoyat, aerodinamik muammolar oqim muhiti bo'yicha ham tasniflanishi mumkin. Tashqi aerodinamika - har xil shakldagi qattiq jismlar (masalan, samolyot qanoti atrofida) atrofidagi oqimni o'rganish, ichki aerodinamika - qattiq jismlar ichidagi yo'llar orqali (masalan, reaktiv dvigatel orqali).

Davomiy taxmin

Suyuq va qattiq moddalardan farqli o'laroq, gazlar diskretdan iborat molekulalar ular gaz bilan to'ldirilgan hajmning faqat kichik bir qismini egallaydi. Molekulyar darajada oqim maydonlari ko'plab individual gaz molekulalarining o'zlari va qattiq yuzalar bilan to'qnashuvidan iborat. Biroq, ko'pgina aerodinamik dasturlarda gazlarning diskret molekulyar xususiyati inobatga olinmaydi va oqim maydoni o'zini tutuvchi sifatida qabul qiladi doimiylik. Ushbu taxmin oqimning hamma joylarida zichlik va oqim tezligi kabi suyuqlik xususiyatlarini aniqlashga imkon beradi.

Ning amal qilish muddati doimiy taxmin gazning zichligiga va ko'rib chiqilayotgan dasturga bog'liq. Uzluksiz taxmin haqiqiy bo'lishi uchun erkin yo'l degani uzunligi ko'rib chiqilayotgan dasturning uzunlik ko'lamidan ancha kichik bo'lishi kerak. Masalan, ko'plab aerodinamik qo'llanmalar atmosfera sharoitida uchadigan samolyotlar bilan shug'ullanadi, bu erda erkin yo'lning o'rtacha uzunligi mikrometrlar tartibida va tanasi buyurtma kattaroqdir. Bunday hollarda samolyotning uzunlik ko'lami bir necha metrdan bir necha o'n metrgacha o'zgarib turadi, bu o'rtacha erkin yo'l uzunligidan ancha katta. Bunday dasturlar uchun doimiylikni taxmin qilish maqsadga muvofiqdir. Uzluksiz taxmin juda past zichlikdagi oqimlar uchun kamroq kuchga ega, masalan, juda baland balandlikdagi transport vositalari duch keladigan (masalan, 300,000 fut / 90 km).[5] yoki sun'iy yo'ldoshlar Kam Yer orbitasi. Bunday hollarda, statistik mexanika doimiy aerodinamikaga qaraganda muammoni hal qilishning aniq usuli. The Knudsen raqami statistik mexanika va aerodinamikaning doimiy formulasi o'rtasidagi tanlovga rahbarlik qilish uchun ishlatilishi mumkin.

Tabiatni muhofaza qilish qonunlari

A taxmin suyuqlik doimiyligi yordamida aerodinamikadagi muammolarni echishga imkon beradi suyuqlik dinamikasining saqlanish qonunlari. Tabiatni muhofaza qilishning uchta tamoyilidan foydalaniladi:

Massaning saqlanishi
Massani saqlash massa oqim ichida yaratilmasligini yoki yo'q qilinishini talab qiladi; ushbu printsipning matematik formulasi sifatida tanilgan ommaviy uzluksizlik tenglamasi.
Impulsning saqlanishi
Ushbu printsipning matematik formulasini dastur deb hisoblash mumkin Nyutonning ikkinchi qonuni. Oqimdagi momentum faqat tashqi kuchlar tomonidan o'zgaradi, bu ikkalasini ham o'z ichiga olishi mumkin sirt kuchlari, masalan, yopishqoq (ishqalanish ) kuchlar va tana kuchlari, kabi vazn. Impulsni saqlash printsipi yoki a sifatida ifodalanishi mumkin vektor tenglama yoki uchta to'plamga ajratilgan skalar tenglamalar (x, y, z komponentlari).
Energiyani tejash
Energiyani tejash tenglamasida energiya oqim ichida yaratilmaydi va yo'q qilinmaydi va oqimdagi hajmga energiyaning har qanday qo'shilishi yoki ayirilishi sabab bo'ladi. issiqlik uzatish, yoki tomonidan ish manfaatdor mintaqaga va tashqariga.

Birgalikda, bu tenglamalar Navier-Stokes tenglamalari, garchi ba'zi mualliflar atamani faqat momentum tenglamasini (larini) o'z ichiga olishi uchun belgilaydilar. Navier-Stoks tenglamalari ma'lum analitik echimga ega emas va ularni zamonaviy aerodinamikada qo'llash orqali hal qilishadi hisoblash texnikasi. Yuqori tezlikda ishlaydigan kompyuterlardan foydalangan holda hisoblash usullari tarixda mavjud bo'lmaganligi sababli va ushbu murakkab tenglamalarni echish uchun katta hisoblash xarajatlari mavjud bo'lganda, Navier-Stokes tenglamalarini soddalashtirish qo'llanilgan va qo'llanilmoqda. The Eyler tenglamalari yopishqoqlikni e'tiborsiz qoldiradigan va yopishqoqlikning ta'siri kam bo'lishi kutilayotgan hollarda ishlatilishi mumkin bo'lgan o'xshash saqlanish tenglamalari to'plamidir. Keyinchalik soddalashtirishlarga olib keladi Laplas tenglamasi va potentsial oqim nazariya. Qo'shimcha ravishda, Bernulli tenglamasi ham impuls, ham energiya tejash tenglamalari uchun bir o'lchovdagi echimdir.

The ideal gaz qonuni yoki boshqa shunga o'xshash davlat tenglamasi ko'pincha ushbu tenglamalar bilan birgalikda noma'lum o'zgaruvchilar uchun echim topishga imkon beradigan aniqlangan tizimni yaratish uchun ishlatiladi.[19]

Aerodinamikaning tarmoqlari

hisoblash modellashtirish

Aerodinamik muammolar oqim muhiti yoki oqim xususiyatlari, shu jumladan tasniflanadi oqim tezligi, siqilish va yopishqoqlik. Tashqi aerodinamika - har xil shakldagi qattiq jismlar atrofidagi oqimni o'rganish. Baholash ko'tarish va sudrab torting bo'yicha samolyot yoki zarba to'lqinlari burun burunida hosil bo'lgan a raketa tashqi aerodinamikaning namunalari. Ichki aerodinamika - qattiq jismlardagi yo'llar orqali o'tishni o'rganadi. Masalan, ichki aerodinamika a orqali havo oqimini o'rganishni o'z ichiga oladi reaktiv dvigatel yoki orqali havo sovutish quvur.

Aerodinamik muammolarni quyidagiga qarab tasniflash mumkin oqim tezligi ostida, yaqin yoki yuqorida joylashgan tovush tezligi. Agar muammodagi barcha tezliklar ovoz tezligidan kam bo'lsa, muammo subsonik deb nomlanadi, transonik agar tovush tezligidan pastda ham, undan yuqori ham tezliklar mavjud bo'lsa (odatda xarakterli tezlik tovush tezligiga teng bo'lsa), ovozdan tez xarakterli oqim tezligi tovush tezligidan katta bo'lganda va gipertonik oqim tezligi tovush tezligidan ancha katta bo'lganda. Aerodinamika mutaxassislari gipertovushli oqimning aniq ta'rifi to'g'risida kelishmovchiliklar; taxminan ta'rifi oqimlarni hisobga oladi Mach raqamlari gipertonik bo'lishi uchun 5 dan yuqori.[5]

Ning ta'siri yopishqoqlik oqim bo'yicha uchinchi tasnifni belgilaydi. Ba'zi muammolar faqat juda kichik yopishqoq ta'sirlarga duch kelishi mumkin, bu holda yopishqoqlik ahamiyatsiz deb hisoblanishi mumkin. Ushbu muammolarga yaqinlashuvlar deyiladi inviscid oqimlari. Viskozitani e'tiborsiz qoldirib bo'lmaydigan oqimlarga yopishqoq oqimlar deyiladi.

Siqib bo'lmaydigan aerodinamika

Qo'shimcha ma'lumotlar: siqilmaydigan oqim

Siqilmaydigan oqim - bu vaqt va makonda zichlik doimiy bo'lgan oqimdir. Barcha haqiqiy suyuqliklar siqilishga qodir bo'lsa-da, zichlik o'zgarishi ta'siri hisoblangan natijalarga ozgina o'zgarishlarni keltirib chiqaradigan bo'lsa, oqim tez-tez siqilmas deb taxmin qilinadi. Oqim tezligi tovush tezligidan sezilarli darajada pastroq bo'lsa, bu to'g'ri bo'lishi mumkin. Siqilish effekti tovush tezligiga yaqin yoki undan yuqori tezlikda ko'proq ahamiyatga ega. The Mach raqami siqilmaslikning taxmin qilinishini baholash uchun ishlatiladi, aks holda siqilish effektlarini kiritish kerak.

Subsonik oqim

Subsonik (yoki past tezlikda) aerodinamika oqimdagi suyuqlik harakatini oqimning hamma joyidagi tovush tezligidan ancha pastroq deb ta'riflaydi. Subsonik oqimning bir nechta shoxlari bor, lekin oqim bo'lganida bitta alohida holat paydo bo'ladi noaniq, siqilmaydigan va irrotatsion. Ushbu holat chaqiriladi potentsial oqim va ruxsat beradi differentsial tenglamalar ning tenglamalarining soddalashtirilgan versiyasi bo'lishi uchun oqimni tavsiflovchi suyuqlik dinamikasi Shunday qilib, aerodinamik uchun bir qator tez va oson echimlar mavjud.[20]

Subsonik muammoni hal qilishda aerodinamika mutaxassisi tomonidan qabul qilinadigan qarorlardan biri bu siqilish ta'sirini o'z ichiga oladimi. Siqilish - bu o'zgarish miqdorining tavsifi zichlik oqimda. Siqiluvchanlikning eritmaga ta'siri oz bo'lsa, zichlik doimiy bo'lishi mumkin degan taxmin qilish mumkin. Muammo past tezlikli aerodinamikaning siqib bo'lmaydigan muammosidir. Zichlikning o'zgarishiga yo'l qo'yilganda, oqim siqiluvchi deb nomlanadi. Havoda siqilish effektlari odatda qachon hisobga olinmaydi Mach raqami oqimda 0,3 dan oshmaydi (sekundiga taxminan 335 fut (102 m) yoki soatiga 228 milya (366 km) 60 ° F (16 ° C)). Mach 0.3 dan yuqori, muammoli oqim siqilgan aerodinamikadan foydalanib tavsiflanishi kerak.

Siqilgan aerodinamika

Asosiy maqola: Siqiladigan oqim

Aerodinamika nazariyasiga binoan oqim siqilgan deb hisoblanadi, agar zichlik a bo'ylab o'zgarishlar tartibga solish. Bu shuni anglatadiki - siqilmaydigan oqimdan farqli o'laroq - zichlikning o'zgarishi hisobga olinadi. Umuman olganda, bu holat Mach raqami oqimning bir qismi yoki barchasi 0,3 dan oshadi. Mach 0,3 qiymati ancha o'zboshimchalik bilan amalga oshiriladi, lekin u Mach sonidan pastroq miqdordagi Mach bilan oqadiganligi sababli zichlikning o'zgarishi 5% dan kam bo'lganligi sababli ishlatiladi. Bundan tashqari, zichlikning maksimal 5% o'zgarishi turg'unlik nuqtasi (ob'ektdagi oqim tezligi nolga teng bo'lgan nuqta), qolgan qismi atrofida zichlik o'zgarganda esa ancha past bo'ladi. Transonik, ovozdan tezroq va gipertovushli oqimlarning barchasi siqib chiqariladigan oqimlardir.

Transonik oqim

Asosiy maqola: Transonik

Transonik atamasi mahalliy darajadan pastda va undan yuqori oqim tezligini bildiradi tovush tezligi (odatda shunday qabul qilinadi) Mach 0,8-1,2). U orasidagi tezlik diapazoni sifatida aniqlanadi muhim Mach raqami, havo oqimining ba'zi qismlari samolyot ustiga tushganda ovozdan tez va undan yuqori tezlik, odatda yaqin Mach 1.2, barcha havo oqimi ovozdan yuqori bo'lganda. Ushbu tezliklar orasida havo oqimining bir qismi tovushdan tez, ba'zi bir qismi esa ovozdan yuqori emas.

Ovozdan yuqori oqim

Asosiy maqola: Tez ovozdan

Supersonik aerodinamik muammolar bu oqim tezligini tovush tezligidan katta bo'lganlar. Ko'targichni hisoblash Konkord kruiz paytida ovozdan tezroq bo'lgan aerodinamik muammoga misol bo'lishi mumkin.

Supersonik oqim subsonik oqimdan juda farq qiladi. Suyuqliklar bosimdagi farqlarga ta'sir qiladi; bosim o'zgarishi - bu suyuqlikni atrof-muhitga qanday javob berishini "aytgan". Shuning uchun, beri tovush aslida, suyuqlik orqali tarqaladigan cheksiz bosim farqi tovush tezligi bu suyuqlikda "ma'lumot" oqim bo'ylab harakatlanishi mumkin bo'lgan eng tez tezlik hisoblanishi mumkin. Ushbu farq, shubhasiz, ob'ektga urilgan suyuqlik holatida namoyon bo'ladi. Ushbu ob'ekt oldida suyuqlik to'planib qoladi a turg'unlik bosimi chunki ob'ektga ta'sir qilish harakatlanuvchi suyuqlikni tinchlantiradi. Subsonik tezlikda harakatlanadigan suyuqlikda bu bosim buzilishi oqim bo'ylab tarqalib, ob'ekt oldidagi oqim tartibini o'zgartirishi va uning harakatini to'g'rilab, uning atrofida suyuqlik "ob'ektni" biladigan taassurot qoldirishi mumkin. Ammo ovozdan yuqori oqimda bosimning buzilishi oqim bo'ylab tarqalib keta olmaydi. Shunday qilib, suyuqlik oxir-oqibat ob'ektga etib borganida, uni uradi va suyuqlik o'z xususiyatlarini o'zgartirishga majbur bo'ladi - harorat, zichlik, bosim va Mach raqami - nihoyatda zo'ravonlikda va qaytarib bo'lmaydigan moda deb nomlangan zarba to'lqini. Yuqori oqim tezligining siqilish effektlari bilan bir qatorda zarba to'lqinlarining mavjudligi (qarang) Reynolds raqami ) suyuqliklar, bu ovozdan tezroq va past tovushli aerodinamik rejimlarning markaziy farqidir.

Gipertonik oqim

Asosiy maqola: Gipertonik

Aerodinamikada gipertovushli tezlik - bu yuqori ovozdan yuqori bo'lgan tezlik. 1970-yillarda bu atama odatda Mach 5 (tovush tezligidan 5 barobar) va undan yuqori tezlikni anglatadigan bo'ldi. Gipertezli rejim - bu tovushdan yuqori rejimning kichik qismidir. Gipertonik oqim zarba to'lqini ortidagi yuqori harorat oqimi, yopishqoq o'zaro ta'sir va gazning dissotsilanishi bilan tavsiflanadi.

Bog'liq terminologiya

Havo plyonkasi atrofida turli xil oqimlarni tahlil qilish:
  Potentsial oqim nazariya
  Chegaraviy qatlam oqimi nazariya
  Turbulent uyg'onish tahlil

Siqilmaydigan va siqiladigan oqim rejimlari chegara qatlamlari va turbulentlik kabi ko'plab bog'liq hodisalarni keltirib chiqaradi.

Chegara qatlamlari

Asosiy maqola: Chegara qatlami

A tushunchasi chegara qatlami aerodinamikaning ko'plab muammolarida muhim ahamiyatga ega. Havodagi qovushqoqlik va suyuqlik ishqalanishi faqat shu yupqa qatlamda ahamiyatga ega deb taxmin qilinadi. Ushbu taxmin aerodinamikaning tavsifini matematik jihatdan ancha tortiladigan qiladi.

Turbulans

Asosiy maqola: Turbulans

Aerodinamikada turbulentlik oqimdagi xaotik xususiyat o'zgarishi bilan tavsiflanadi. Bularga past impuls diffuziyasi, yuqori impuls konvektsiyasi, fazo va vaqtdagi bosim va oqim tezligining tez o'zgarishi kiradi. Turbulent bo'lmagan oqim deyiladi laminar oqim.

Boshqa sohalardagi aerodinamika

Muhandislik dizayni

Qo'shimcha ma'lumotlar: Avtomobil aerodinamikasi

Aerodinamika muhim element hisoblanadi avtomobil dizayni, shu jumladan yo'l mashinalari va yuk mashinalari bu erda asosiy maqsad transport vositasini kamaytirishdir tortish koeffitsienti va poyga mashinalari, bu erda maqsadni kamaytirishdan tashqari maqsad umumiy darajani ham oshirishdir downforce.[20] Aerodinamikaning ta'sir etuvchi kuchlar va momentlarni bashorat qilishda ham ahamiyati katta suzib yuruvchi kemalar. Kabi mexanik komponentlarni loyihalashda foydalaniladi qattiq disk boshlar. Strukturaviy muhandislar aerodinamikaga murojaat qilish va ayniqsa aeroelastiklik, hisoblashda shamol katta binolarni loyihalashdagi yuklar, ko'priklar va shamol turbinalari

Ichki yo'llarning aerodinamikasi muhim ahamiyatga ega isitish / shamollatish, gaz quvurlari va avtomobil dvigatellari bu erda batafsil oqim naqshlari dvigatelning ishlashiga kuchli ta'sir qiladi.

Atrof-muhit dizayni

Shahar aerodinamikasi tomonidan o'rganiladi shaharsozlar va takomillashtirishga intilayotgan dizaynerlar qulaylik tashqi makonlarda yoki shahar ifloslanishining ta'sirini kamaytirish uchun shahar mikroiqlimlarini yaratishda. Atrof-muhit aerodinamikasi sohasi bu usullarni tavsiflaydi atmosfera aylanishi va parvoz mexanikasi ekotizimlarga ta'sir qiladi.

Aerodinamik tenglamalar ob-havoning raqamli prognozi.

Sportda to'pni boshqarish

Aerodinamika hal qiluvchi ahamiyatga ega bo'lgan sport turlari kiradi futbol, stol tennisi, kriket, beysbol va golf, unda tajribali o'yinchilar "yordamida to'pning traektoriyasini boshqarishi mumkin."Magnus effekti ".

Shuningdek qarang

Adabiyotlar

  1. ^ "Leyk odam parvoziga qanday ilhom berdi". flyingmag.com.[doimiy o'lik havola ]
  2. ^ "Shamol energetikasining boshlanishi (miloddan avvalgi 1000 yil - milodiy 1300 yil) Shamol energetikasining tasvirlangan tarixi". Telosnet.com.
  3. ^ Berliner, Don (1997). Aviatsiya: Osmonga erishish. Oliver Press, Inc. p. 128. ISBN  1-881508-33-1.
  4. ^ Ovid; Gregori, H. (2001). Metamorfozalar. Signet Classics. ISBN  0-451-52793-3. OCLC  45393471.
  5. ^ a b v Anderson, Jon Devid (1997). Aerodinamikaning tarixi va uning uchish mashinalariga ta'siri. Nyu-York, NY: Kembrij universiteti matbuoti. ISBN  0-521-45435-2.
  6. ^ Nyuton, I. (1726). Philosophiae Naturalis Principia Mathematica, II kitob.
  7. ^ "Gidrodinamika". Britannica Onlayn Entsiklopediyasi. Olingan 2008-10-30.
  8. ^ Navier, C. L. M. H. (1827). "Memoire sur les lois du mouvement des fluides". Mémoires de l'Académie des Sciences. 6: 389–440.
  9. ^ Stoks, G. (1845). "Harakatdagi suyuqliklarning ichki ishqalanishi nazariyalari to'g'risida". Kembrij Falsafiy Jamiyatining operatsiyalari. 8: 287–305.
  10. ^ "AQShning yuz yillik komissiyasi - ser Jorj Keyli". Arxivlandi asl nusxasi 2008 yil 20 sentyabrda. Olingan 2008-09-10. 1773 yilda tug'ilgan ser Jorj Keyli ba'zan "Aviatsiya otasi" deb nomlanadi. O'z sohasining kashshofi bo'lib, u birinchi bo'lib parvozning to'rtta aerodinamik kuchini - og'irlik, ko'tarish, tortish va tortish kuchlari va ularning o'zaro bog'liqligini aniqladi. U birinchi bo'lib muvaffaqiyatli odam tashiydigan planerni qurgan. Keyli zamonaviy samolyotning ko'pgina kontseptsiyalari va elementlarini tasvirlab berdi va ko'tarish va tortish tushunchalarini birinchi bo'lib muhandislik nuqtai nazaridan tushundi va tushuntirdi.
  11. ^ Keyli, Jorj. "Aeronavigatsiya to'g'risida" 1 qism Arxivlandi 2013-05-11 da Orqaga qaytish mashinasi, 2-qism Arxivlandi 2013-05-11 da Orqaga qaytish mashinasi, 3-qism Arxivlandi 2013-05-11 da Orqaga qaytish mashinasi Nikolsonning tabiiy falsafa jurnali, 1809-1810. (Orqali NASA ). Xom matn. Qabul qilingan: 2010 yil 30-may.
  12. ^ d'Alembert, J. (1752). Essai d'une nouvelle theorie de la qarshilik des fluides.
  13. ^ Kirchhoff, G. (1869). "Zur Theorie freier Flussigkeitsstrahlen". Journal für die reine und angewandte Mathematik. 1869 (70): 289–298. doi:10.1515 / crll.1869.70.289. S2CID  120541431.
  14. ^ Reyli, Lord (1876). "Suyuqliklarning qarshiligi to'g'risida". Falsafiy jurnal. 2 (13): 430–441. doi:10.1080/14786447608639132.
  15. ^ Renard, C. (1889). "Nouvelles sur la qarshilik de l'airni boshdan kechirmoqda". L'Aronaute. 22: 73–81.
  16. ^ Lanchester, F. W. (1907). Aerodinamik.
  17. ^ Prandtl, L. (1919). Tragflügeltheorie. Göttinger Nachrichten, matematikshfizikalische Klasse, 451–477.
  18. ^ Akeret, J. (1925). "Luftkrafte auf Flugel, die mit der grosserer als Schallgeschwindigkeit bewegt werden". Zeitschrift für Flugtechnik und Motorluftschiffahrt. 16: 72–74.
  19. ^ "Aerodinamikani tushunish: haqiqiy fizikadan bahslashish" Dag Maklin, Jon Vili va o'g'illari, 2012 yil 3.2 bob "NS tenglamalarini o'z ichiga olgan asosiy munosabatlar massa, impuls va energiyani saqlashning asosiy qonunlari. To'liq tenglama to'plamiga ega bo'lish uchun biz ham kerak harorat, bosim va zichlikka bog'liq bo'lgan davlat tenglamasi ... " https://play.google.com/books/reader?id=_DJuEgpmdr8C&printsec=frontcover&source=gbs_vpt_reviews&pg=GBS.PA191.w.0.0.0.151
  20. ^ a b Katz, Jozef (1991). Past tezlikli aerodinamika: qanot nazariyasidan panel usullariga. McGraw-Hill seriyali aviatsiya va aviatsiya muhandisligi. Nyu-York: McGraw-Hill. ISBN  0-07-050446-6. OCLC  21593499.

Qo'shimcha o'qish

Umumiy aerodinamika

Subsonik aerodinamika

Transonik aerodinamika

Supersonik aerodinamika

Gipersonik aerodinamika

Aerodinamika tarixi

Muhandislik bilan bog'liq aerodinamik

Yer usti transport vositalari

Ruxsat etilgan qanotli samolyotlar

Vertolyotlar

  • Leyshman, J. Gordon (2006). Vertolyot aerodinamikasi tamoyillari (2-nashr). Kembrij universiteti matbuoti. ISBN  0-521-85860-7. OCLC  224565656.
  • Prouty, Raymond V. (2001). Vertolyotning ishlashi, barqarorligi va boshqaruvi. Krieger Publishing Company Press. ISBN  1-57524-209-5. OCLC  212379050.
  • Seddon, J .; Nyuman, Simon (2001). Asosiy vertolyot aerodinamikasi: bitta mexanik vertolyotning suyuqlik mexanikasidagi birinchi printsiplari va parvoz dinamikasi haqida ma'lumot. AIAA. ISBN  1-56347-510-3. OCLC  47623950.

Raketalar

Model samolyotlar

Aerodinamikaning tegishli tarmoqlari

Aerotermodinamika

Aeroelastiklik

Chegara qatlamlari

Turbulans

Tashqi havolalar