Aerodynamika - Aerodynamics
Aerodynamika , z greckiego ἀήρ aero (powietrze) + δυναμική (dynamika), to nauka o ruchu powietrza, szczególnie pod wpływem ciała stałego, takiego jak skrzydło samolotu. Jest to poddziedzina dynamiki płynów i dynamiki gazów , a wiele aspektów teorii aerodynamiki jest wspólnych dla tych dziedzin. Termin aerodynamika jest często używany jako synonim dynamiki gazów, z tą różnicą, że „dynamika gazów” odnosi się do badania ruchu wszystkich gazów i nie ogranicza się do powietrza. Formalne badania aerodynamiki rozpoczęły się we współczesnym sensie w XVIII wieku, chociaż obserwacje podstawowych pojęć, takich jak opór aerodynamiczny, zostały zarejestrowane znacznie wcześniej. Większość wczesnych prób aerodynamiczne były skierowane w kierunku osiągnięcia cięższe niż powietrze lotu , który został po raz pierwszy wykazano Otto Lilienthal w 1891. Od tego czasu, zastosowanie aerodynamiki przez matematycznej analizy przybliżeń doświadczalnych tunel aerodynamiczny eksperymentu i symulacji komputerowej zawiera stworzył racjonalną podstawę do rozwoju lotów cięższych od powietrza i szeregu innych technologii. Ostatnie prace w dziedzinie aerodynamiki koncentrowały się na zagadnieniach związanych z przepływem ściśliwym , turbulencją i warstwami przyściennymi i mają coraz bardziej obliczeniowy charakter.
Historia
Współczesna aerodynamika sięga dopiero XVII wieku, ale siły aerodynamiczne były wykorzystywane przez ludzi od tysięcy lat w żaglówkach i wiatrakach, a obrazy i historie lotu pojawiają się w całej zapisanej historii, takiej jak starożytna grecka legenda o Ikara i Dedalu . Podstawowe pojęcia continuum , oporu i gradientów ciśnienia pojawiają się w pracach Arystotelesa i Archimedesa .
W 1726 r. Sir Isaac Newton stał się pierwszą osobą, która opracowała teorię oporu powietrza, czyniąc go jednym z pierwszych aerodynamików. Holendersko - szwajcarski matematyk Daniel Bernoulli w 1738 roku opublikował Hydrodynamikę, w której opisał fundamentalną zależność między ciśnieniem, gęstością i prędkością przepływu dla przepływu nieściśliwego, znaną dziś jako zasada Bernoulliego , która dostarcza jednej metody obliczania siły nośnej aerodynamicznej. W 1757 Leonhard Euler opublikował bardziej ogólne równania Eulera, które można zastosować zarówno do przepływów ściśliwych, jak i nieściśliwych. Równania Eulera zostały rozszerzone, aby uwzględnić wpływ lepkości w pierwszej połowie XIX wieku, w wyniku czego powstały równania Naviera-Stokesa . Równania Naviera-Stokesa są najbardziej ogólnymi równaniami rządzącymi przepływem płynu i są trudne do rozwiązania dla przepływu wokół wszystkich kształtów poza najprostszymi.
W 1799 r. Sir George Cayley jako pierwszy zidentyfikował cztery siły aerodynamiczne lotu ( ciężar , udźwig , opór i ciąg ), a także zależności między nimi. lot samolotem na następne stulecie. W 1871 roku Francis Herbert Wenham skonstruował pierwszy tunel aerodynamiczny , umożliwiający precyzyjne pomiary sił aerodynamicznych. Teorie przeciągania zostały opracowane przez Jeana le Ronda d'Alemberta , Gustava Kirchhoffa i Lorda Rayleigha . W 1889 roku Charles Renard , francuski inżynier lotniczy, był pierwszą osobą, która racjonalnie przewidziała moc potrzebną do ciągłego lotu. Otto Lilienthal , pierwsza osoba, która odniosła duży sukces w lotach szybowcami, była również pierwszą osobą, która zaproponowała cienkie, zakrzywione profile, które zapewniały dużą siłę nośną i niski opór. Opierając się na tych osiągnięciach, a także na badaniach przeprowadzonych we własnym tunelu aerodynamicznym, bracia Wright polecieli pierwszym samolotem z napędem 17 grudnia 1903 r.
W czasie pierwszych lotów Frederick W. Lanchester , Martin Kutta i Nikołaj Żukowski niezależnie stworzyli teorie, które łączyły krążenie przepływu płynu z podnoszeniem. Kutta i Zhukovsky opracowali dwuwymiarową teorię skrzydeł. Rozwijając prace Lanchestera, Ludwigowi Prandtlowi przypisuje się rozwój matematyki stojącej za teoriami cienkich płatów i linii nośnych, a także pracy z warstwami granicznymi .
Wraz ze wzrostem prędkości samolotu projektanci zaczęli napotykać wyzwania związane ze ściśliwością powietrza przy prędkościach zbliżonych do prędkości dźwięku. Różnice w przepływie powietrza w takich warunkach prowadzą do problemów w sterowaniu samolotem, zwiększonego oporu spowodowanego falami uderzeniowymi i zagrożenia uszkodzeniem konstrukcji z powodu trzepotania aeroelastycznego . Stosunek prędkości przepływu do prędkości dźwięku nazwano liczbą Macha na cześć Ernsta Macha, który jako jeden z pierwszych badał właściwości przepływu naddźwiękowego . Macquorn Rankine i Pierre Henri Hugoniot niezależnie opracowali teorię właściwości przepływu przed i po fali uderzeniowej , podczas gdy Jakob Ackeret kierował początkowymi pracami dotyczącymi obliczania siły nośnej i oporu naddźwiękowych profili. Theodore von Kármán i Hugh Latimer Dryden wprowadzili termin transoniczny, aby opisać prędkości przepływu między krytyczną liczbą Macha a 1 Macha, gdzie opór gwałtownie wzrasta. Ten szybki wzrost oporu doprowadził aerodynamików i lotników do niezgody co do możliwości osiągnięcia lotu naddźwiękowego, aż do przełamania bariery dźwięku w 1947 roku przy użyciu samolotu Bell X-1 .
Zanim bariera dźwięku została przełamana, wiedza aerodynamików na temat przepływu poddźwiękowego i niskiego naddźwiękowego dojrzała. Zimnej wojny skłoniło projekt stale rozwijającej się linii samolotów wysokiej wydajności. Obliczeniowa dynamika płynów rozpoczęła się od próby określenia właściwości przepływu wokół złożonych obiektów i szybko rozwinęła się do punktu, w którym można zaprojektować cały samolot za pomocą oprogramowania komputerowego, z testami w tunelu aerodynamicznym, a następnie testami w locie w celu potwierdzenia prognoz komputerowych. Zrozumienie aerodynamiki naddźwiękowej i naddźwiękowej dojrzewało od lat 60. XX wieku, a cele aerodynamiki przesunęły się z zachowania przepływu płynu na inżynierię pojazdu w taki sposób, aby oddziaływał on w przewidywalny sposób z przepływem płynu. Projektowanie samolotów do warunków naddźwiękowych i naddźwiękowych, a także dążenie do poprawy efektywności aerodynamicznej obecnych samolotów i układów napędowych, nadal motywuje do nowych badań w zakresie aerodynamiki, podczas gdy nadal prowadzone są prace nad ważnymi problemami w podstawowej teorii aerodynamiki związanej z turbulencjami przepływu oraz istnienie i jednoznaczność rozwiązań analitycznych równań Naviera-Stokesa.
Idee fundamentalne
Zrozumienie ruchu powietrza wokół obiektu (często nazywanego polem przepływu) umożliwia obliczenie sił i momentów działających na obiekt. W wielu problemach aerodynamiki, siły zainteresowania są podstawowymi siłami lotu: siła nośna , opór , ciąg i ciężar . Spośród nich unoszenie i opór są siłami aerodynamicznymi, tj. siłami wynikającymi z przepływu powietrza nad ciałem stałym. Obliczanie tych wielkości często opiera się na założeniu, że pole przepływu zachowuje się jak kontinuum. Pola przepływu ciągłego charakteryzują się takimi właściwościami jak prędkość przepływu , ciśnienie , gęstość i temperatura , które mogą być funkcjami położenia i czasu. Właściwości te mogą być mierzone bezpośrednio lub pośrednio w eksperymentach aerodynamicznych lub obliczane wychodząc z równań zachowania masy, pędu i energii w przepływach powietrza. Gęstość, prędkość przepływu i dodatkowa właściwość, lepkość , służą do klasyfikacji pól przepływu.
Klasyfikacja przepływu
Prędkość przepływu służy do klasyfikacji przepływów według reżimu prędkości. Przepływy poddźwiękowe to pola przepływu, w których pole prędkości powietrza jest zawsze poniżej lokalnej prędkości dźwięku. Przepływy transsoniczne obejmują zarówno regiony przepływu poddźwiękowego, jak i regiony, w których lokalna prędkość przepływu jest większa niż lokalna prędkość dźwięku. Przepływy naddźwiękowe definiuje się jako przepływy, w których prędkość przepływu jest wszędzie większa niż prędkość dźwięku. Czwarta klasyfikacja, przepływ hipersoniczny, odnosi się do przepływów, w których prędkość przepływu jest znacznie większa niż prędkość dźwięku. Aerodynamicy nie zgadzają się co do dokładnej definicji przepływu hipersonicznego.
Przepływ ściśliwy uwzględnia różną gęstość w przepływie. Przepływy poddźwiękowe są często idealizowane jako nieściśliwe, tzn. zakłada się, że gęstość jest stała. Przepływy transsoniczne i naddźwiękowe są ściśliwe, a obliczenia, które pomijają zmiany gęstości w tych polach przepływu, dadzą niedokładne wyniki.
Lepkość związana jest z siłami tarcia w przepływie. W niektórych polach przepływu efekty lepkości są bardzo małe, a przybliżone rozwiązania mogą bezpiecznie pomijać efekty lepkości. Te przybliżenia nazywane są przepływami nielepkimi. Przepływy, dla których nie zaniedbuje się lepkości, nazywane są przepływami lepkimi. Wreszcie, problemy aerodynamiczne mogą być również klasyfikowane według środowiska przepływu. Aerodynamika zewnętrzna to badanie przepływu wokół ciał stałych o różnych kształtach (np. wokół skrzydła samolotu), natomiast aerodynamika wewnętrzna to badanie przepływu przez przejścia wewnątrz ciał stałych (np. przez silnik odrzutowy).
Założenie kontinuum
W przeciwieństwie do cieczy i ciał stałych gazy składają się z oddzielnych cząsteczek, które zajmują tylko niewielką część objętości wypełnionej gazem. Na poziomie molekularnym pola przepływu składają się ze zderzeń wielu pojedynczych cząsteczek gazu między sobą iz powierzchniami stałymi. Jednak w większości zastosowań aerodynamicznych dyskretny charakter molekularny gazów jest ignorowany i zakłada się, że pole przepływu zachowuje się jak kontinuum . To założenie umożliwia określenie właściwości płynu, takich jak gęstość i prędkość przepływu, wszędzie w obrębie przepływu.
Ważność założenia o kontinuum zależy od gęstości gazu i danego zastosowania. Aby założenie o kontinuum było ważne, średnia długość swobodnej ścieżki musi być znacznie mniejsza niż skala długości rozpatrywanej aplikacji. Na przykład, wiele zastosowań aerodynamiki dotyczy samolotów latających w warunkach atmosferycznych, gdzie średnia długość drogi swobodnej jest rzędu mikrometrów, a ciało jest o rząd wielkości większe. W takich przypadkach skala długości samolotu waha się od kilku metrów do kilkudziesięciu metrów, czyli znacznie więcej niż średnia długość drogi swobodnej. Dla takich aplikacji założenie kontinuum jest uzasadnione. Założenie kontinuum jest mniej ważne w przypadku przepływów o bardzo małej gęstości, takich jak te, które napotykają pojazdy na bardzo dużych wysokościach (np. 300 000 stóp/90 km) lub satelity na niskiej orbicie okołoziemskiej . W takich przypadkach mechanika statystyczna jest dokładniejszą metodą rozwiązania problemu niż aerodynamika kontinuum. Liczba Knudsen mogą być wykorzystywane do prowadzenia wyboru między mechaniki statystycznej i ciągłego formułowania aerodynamiki.
Prawa konserwatorskie
Założenie o kontinuum płynów umożliwia rozwiązywanie problemów aerodynamiki przy użyciu praw zachowania dynamiki płynów . Stosowane są trzy zasady konserwacji:
- Ochrona masy
- Zachowanie masy wymaga, aby masa nie była ani tworzona, ani niszczona w przepływie; matematyczne sformułowanie tej zasady znane jest jako równanie ciągłości masy .
- Zachowanie pędu
- Matematyczne sformułowanie tej zasady można uznać za zastosowanie drugiego prawa Newtona . Pęd w przepływie jest zmieniany tylko przez siły zewnętrzne, które mogą obejmować zarówno siły powierzchniowe , takie jak siły lepkości ( tarcia ), jak i siły ciała , takie jak ciężar . Zasada zachowania pędu może być wyrażona jako równanie wektorowe lub rozłożona na zbiór trzech równań skalarnych (składniki x,y,z).
- Oszczędzanie energii
- Równanie zachowania energii stwierdza, że energia nie jest ani tworzona, ani niszczona w przepływie, a wszelkie dodawanie lub odejmowanie energii do objętości w przepływie jest spowodowane przenoszeniem ciepła lub pracą do iz obszaru zainteresowania.
Razem równania te są znane jako równania Naviera-Stokesa , chociaż niektórzy autorzy definiują ten termin tak, aby obejmował tylko równanie pędu. Równania Naviera-Stokesa nie mają znanego rozwiązania analitycznego i są rozwiązywane we współczesnej aerodynamice przy użyciu technik obliczeniowych . Ponieważ metody obliczeniowe wykorzystujące szybkie komputery nie były historycznie dostępne, a wysoki koszt obliczeniowy rozwiązywania tych złożonych równań teraz, gdy są one dostępne, uproszczenia równań Naviera-Stokesa były i nadal są stosowane. Te równania Eulera to zestaw podobnych równań zaniedbanie lepkość ochrony i mogą być stosowane w przypadkach, gdy spodziewane jest efekt lepkości być małe. Dalsze uproszczenia prowadzą do równania Laplace'a i teorii przepływu potencjalnego . Dodatkowo równanie Bernoulliego jest rozwiązaniem w jednym wymiarze zarówno dla równań zachowania pędu, jak i energii.
Prawo gazu doskonałego lub inne takie równanie stanu jest często używane w połączeniu z tymi równaniami w celu utworzenia określonego układu, który umożliwia rozwiązanie nieznanych zmiennych.
Gałęzie aerodynamiki
Problemy aerodynamiczne są klasyfikowane według środowiska przepływu lub właściwości przepływu, w tym prędkości przepływu , ściśliwości i lepkości . Aerodynamika zewnętrzna to badanie przepływu wokół obiektów stałych o różnych kształtach. Oceny windy i przeciągnij na samolocie lub fal uderzeniowych , które tworzą się w przedniej części nosa z rakiety są przykładami aerodynamiki zewnętrznych. Aerodynamika wewnętrzna to badanie przepływu przez przejścia w ciałach stałych. Na przykład aerodynamika wewnętrzna obejmuje badanie przepływu powietrza przez silnik odrzutowy lub przez przewód klimatyzacji .
Problemy aerodynamiczne można również sklasyfikować w zależności od tego, czy prędkość przepływu jest niższa, bliższa lub wyższa od prędkości dźwięku . Problem nazywa się poddźwiękowymi, jeśli wszystkie prędkości w zadaniu są mniejsze niż prędkość dźwięku, transonicznym, jeśli występują prędkości zarówno poniżej, jak i powyżej prędkości dźwięku (zwykle, gdy charakterystyczna prędkość jest w przybliżeniu prędkością dźwięku), naddźwiękową, gdy charakterystyczna prędkość przepływu jest większa niż prędkość dźwięku, a hipersoniczna, gdy prędkość przepływu jest znacznie większa niż prędkość dźwięku. Aerodynamicy nie zgadzają się co do dokładnej definicji przepływu hipersonicznego; zgrubna definicja uważa przepływy z liczbami Macha powyżej 5 za hipersoniczne.
Wpływ lepkości na przepływ dyktuje trzecią klasyfikację. Niektóre problemy mogą napotkać tylko bardzo małe efekty lepkości, w którym to przypadku lepkość można uznać za nieistotną. Przybliżenia tych problemów nazywane są przepływami nielepkimi . Przepływy, dla których nie można pominąć lepkości, nazywane są przepływami lepkimi.
Nieściśliwa aerodynamika
Przepływ nieściśliwy to przepływ, w którym gęstość jest stała zarówno w czasie, jak i przestrzeni. Chociaż wszystkie płyny rzeczywiste są ściśliwe, przepływ jest często aproksymowany jako nieściśliwy, jeśli wpływ zmian gęstości powoduje jedynie niewielkie zmiany w obliczonych wynikach. Jest to bardziej prawdopodobne, gdy prędkości przepływu są znacznie niższe niż prędkość dźwięku. Efekty ściśliwości są bardziej znaczące przy prędkościach bliskich lub wyższych od prędkości dźwięku. Liczba Macha służy do oceny, czy można założyć nieściśliwość, w przeciwnym razie należy uwzględnić wpływ ściśliwości.
Przepływ poddźwiękowy
Aerodynamika poddźwiękowa (lub przy niskiej prędkości) opisuje ruch płynu w przepływach, które są znacznie niższe niż prędkość dźwięku w całym przepływie. Istnieje kilka gałęzi przepływu poddźwiękowego, ale jeden szczególny przypadek występuje, gdy przepływ jest nielepki , nieściśliwy i nierotacyjny . Przypadek ten nazywany jest przepływem potencjalnym i pozwala równaniom różniczkowym opisującym przepływ być uproszczoną wersją równań dynamiki płynów , udostępniając w ten sposób aerodynamice szereg szybkich i łatwych rozwiązań.
W rozwiązywaniu problemu poddźwiękowego, jedną z decyzji, którą musi podjąć aerodynamik, jest włączenie wpływu ściśliwości. Ściśliwość to opis wielkości zmiany gęstości w przepływie. Gdy wpływ ściśliwości na roztwór jest niewielki, można założyć, że gęstość jest stała. Problemem jest więc nieściśliwy problem aerodynamiki przy niskich prędkościach. Gdy gęstość może się zmieniać, przepływ nazywa się ściśliwym. W powietrzu efekty ściśliwości są zwykle ignorowane, gdy liczba Macha w przepływie nie przekracza 0,3 (około 335 stóp (102 m) na sekundę lub 228 mil (366 km) na godzinę przy 60 ° F (16 ° C)). Powyżej Macha 0,3 problem przepływu należy opisać za pomocą ściśliwej aerodynamiki.
Ściśliwa aerodynamika
Według teorii aerodynamiki, przepływ jest uważany za ściśliwy jeżeli gęstość zmienia się wzdłuż linii prądu . Oznacza to, że – w przeciwieństwie do przepływu nieściśliwego – uwzględniane są zmiany gęstości. Na ogół dzieje się tak w przypadku, gdy liczba Macha w części lub całości przepływu przekracza 0,3. Wartość Macha 0,3 jest raczej dowolna, ale jest stosowana, ponieważ przepływy gazu o liczbie Macha poniżej tej wartości wykazują zmiany gęstości mniejsze niż 5%. Co więcej, maksymalna zmiana gęstości o 5% następuje w punkcie stagnacji (punkt na obiekcie, w którym prędkość przepływu wynosi zero), podczas gdy zmiany gęstości wokół reszty obiektu będą znacznie mniejsze. Wszystkie przepływy transsoniczne, naddźwiękowe i naddźwiękowe są przepływami ściśliwymi.
Przepływ transoniczny
Termin Transonic odnosi się do zakresu prędkości przepływu tuż poniżej i powyżej lokalnej prędkości dźwięku (zwykle przyjmowanej jako Mach 0,8–1,2). Definiuje się ją jako zakres prędkości pomiędzy krytyczną liczbą Macha , gdy niektóre części przepływu powietrza nad samolotem stają się naddźwiękowe , a większą prędkością, zwykle bliską Mach 1,2 , gdy cały przepływ powietrza jest naddźwiękowy. Pomiędzy tymi prędkościami część przepływu powietrza jest naddźwiękowa, podczas gdy część przepływu powietrza nie jest naddźwiękowa.
Przepływ naddźwiękowy
Naddźwiękowe problemy aerodynamiczne to te, które wiążą się z prędkościami przepływu większymi niż prędkość dźwięku. Obliczanie siły nośnej na Concorde podczas rejsu może być przykładem problemu aerodynamicznego naddźwiękowego.
Przepływ naddźwiękowy zachowuje się zupełnie inaczej niż przepływ poddźwiękowy. Płyny reagują na różnice ciśnienia; zmiany ciśnienia to sposób, w jaki płyn ma reagować na otoczenie. Dlatego też, ponieważ dźwięk jest w rzeczywistości nieskończenie małą różnicą ciśnień rozchodzącą się w płynie, prędkość dźwięku w tym płynie można uznać za największą prędkość, z jaką „informacja” może przemieszczać się w przepływie. Ta różnica w najbardziej oczywisty sposób objawia się w przypadku uderzenia płynu w przedmiot. Przed tym przedmiotem płyn wytwarza ciśnienie stagnacji, gdy uderzenie w przedmiot powoduje zatrzymanie poruszającego się płynu. W płynie poruszającym się z prędkością poddźwiękową to zaburzenie ciśnienia może rozprzestrzeniać się w górę strumienia, zmieniając wzorzec przepływu przed obiektem i sprawiając wrażenie, że płyn „wie” o tym, że obiekt tam jest, pozornie dostosowując swój ruch i opływając go. Jednak w przepływie naddźwiękowym zakłócenie ciśnienia nie może rozprzestrzeniać się w górę. Tak więc, gdy płyn w końcu dociera do obiektu, uderza w niego i jest zmuszony do zmiany swoich właściwości – temperatury , gęstości , ciśnienia i liczby Macha – w niezwykle gwałtowny i nieodwracalny sposób zwany falą uderzeniową . Obecność fal uderzeniowych, wraz ze skutkami ściśliwości płynów o dużej prędkości (patrz liczba Reynoldsa ), jest główną różnicą między naddźwiękowymi i poddźwiękowymi reżimami aerodynamiki.
Przepływ naddźwiękowy
W aerodynamice prędkości hipersoniczne to prędkości wysoce naddźwiękowe. W latach 70. termin ten ogólnie odnosił się do prędkości Mach 5 (5-krotność prędkości dźwięku) i wyższych. Reżim naddźwiękowy jest podzbiorem reżimu naddźwiękowego. Przepływ hipersoniczny charakteryzuje się przepływem wysokiej temperatury za falą uderzeniową, lepkim oddziaływaniem i chemiczną dysocjacją gazu.
Powiązana terminologia
Nieściśliwe i ściśliwe reżimy przepływu powodują wiele powiązanych zjawisk, takich jak warstwy graniczne i turbulencje.
Warstwy brzegowe
Pojęcie warstwy przyściennej jest ważne w wielu problemach aerodynamiki. Przyjmuje się, że lepkość i tarcie płynu w powietrzu mają znaczenie tylko w tej cienkiej warstwie. To założenie sprawia, że opis takiej aerodynamiki jest znacznie łatwiejszy matematycznie.
Turbulencja
W aerodynamice turbulencja charakteryzuje się chaotycznymi zmianami właściwości w przepływie. Należą do nich niska dyfuzja pędu, konwekcja dużego pędu oraz gwałtowne zmiany ciśnienia i prędkości przepływu w przestrzeni i czasie. Przepływ, który nie jest turbulentny, nazywany jest przepływem laminarnym .
Aerodynamika w innych dziedzinach
Projekt techniczny
Aerodynamika jest istotnym elementem konstrukcji pojazdów , w tym samochodów drogowych i ciężarowych, gdzie głównym celem jest zmniejszenie współczynnika oporu pojazdu , oraz samochodów wyścigowych , gdzie oprócz zmniejszenia oporu celem jest również zwiększenie ogólnego poziomu docisku . Aerodynamika jest również ważna w przewidywaniu sił i momentów działających na jednostki żaglowe . Wykorzystywany jest przy projektowaniu elementów mechanicznych, takich jak głowice dysków twardych . Inżynierowie budowlani korzystają z aerodynamiki, a zwłaszcza aeroelastyczności , przy obliczaniu obciążenia wiatrem przy projektowaniu dużych budynków, mostów i turbin wiatrowych
Aerodynamika kanałów wewnętrznych jest ważna w systemach ogrzewania/wentylacji , rurociągach gazowych oraz w silnikach samochodowych, w których szczegółowe wzorce przepływu silnie wpływają na osiągi silnika.
Projekt środowiskowy
Aerodynamika miejska jest badana przez urbanistów i projektantów dążących do poprawy komfortu w przestrzeniach zewnętrznych lub tworzenia miejskich mikroklimatów w celu zmniejszenia skutków zanieczyszczenia miejskiego. Dziedzina aerodynamiki środowiskowej opisuje sposoby, w jakie cyrkulacja atmosferyczna i mechanika lotu wpływają na ekosystemy.
Równania aerodynamiczne wykorzystywane są w numerycznym przewidywaniu pogody .
Panowanie nad piłką w sporcie
Sporty, w których aerodynamika ma kluczowe znaczenie to piłka nożna , tenis stołowy , krykiet , baseball i golf , w których większość graczy może kontrolować trajektorię piłki za pomocą „ efektu Magnusa ”.
Zobacz też
- Aeronautyka
- Aerostatyka
- Lotnictwo
- Lot owadów – jak latają robaki
- Lista tematów inżynierii lotniczej
- Lista tematów inżynierskich
- Konstrukcja stożka nosa
Bibliografia
Dalsza lektura
Ogólna aerodynamika
- Anderson, John D. (2007). Podstawy aerodynamiki (wyd. 4). McGraw-Hill. Numer ISBN 978-0-07-125408-3. OCLC 60589123 .
- Bertin, JJ; Smith, ML (2001). Aerodynamika dla inżynierów (wyd. 4). Sala Prezydencka. Numer ISBN 0-13-064633-4. OCLC 47297603 .
- Smith, Hubert C. (1991). Ilustrowany przewodnik po aerodynamice (wyd. 2). McGraw-Hill. Numer ISBN 0-8306-3901-2. OCLC 24319048 .
- Craig, Gale (2003). Wprowadzenie do aerodynamiki . Prasa regeneracyjna. Numer ISBN 0-9646806-3-7. OCLC 53083897 .
Aerodynamika poddźwiękowa
- Katz, Józef; Plotkin, Allen (2001). Aerodynamika przy niskich prędkościach (wyd. 2). Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Numer ISBN 0-521-66552-3. OCLC 43970751 .
- Obert, wyd. (2009). Aerodynamiczny projekt samolotu transportowego w Google Books . Fajans; O praktycznej aerodynamice w przemyśle i wpływie na projektowanie samolotów. ISBN 978-1-58603-970-7 .
Aerodynamika transoniczna
- Moulden, Trevor H. (1990). Podstawy przepływu transonicznego . Wydawnictwo Krieger. Numer ISBN 0-89464-441-6. OCLC 20594163 .
- Cole, Julian D; Cook, L. Pamela (1986). Aerodynamika transoniczna . Północna Holandia. Numer ISBN 0-444-87958-7. OCLC 13094084 .
Naddźwiękowa aerodynamika
- Ferri, Antonio (2005). Elementy aerodynamiki przepływów naddźwiękowych (Phoenix ed.). Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-44280-2. OCLC 58043501 .
- Shapiro, Ascher H. (1953). Dynamika i termodynamika przepływu płynu ściśliwego, objętość 1 . Ronalda Prasy. Numer ISBN 978-0-471-06691-0. OCLC 11404735 .
- Anderson, John D. (2004). Nowoczesny przepływ kompresyjny . McGraw-Hill. Numer ISBN 0-07-124136-1. OCLC 71626491 .
- Liepmann, HW ; Roshko, A. (2002). Elementy dynamiki gazowej . Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-41963-0. OCLC 47838319 .
- von Mises, Richard (2004). Matematyczna teoria przepływu płynów ściśliwych . Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-43941-0. OCLC 56033096 .
- Hodge, BK; Koeniga K. (1995). Dynamiczna dynamika płynów z aplikacjami na komputery osobiste . Sala Prezydencka. Numer ISBN 0-13-308552-X. OCLC 31662199 .
Aerodynamika hipersoniczna
- Anderson, John D. (2006). Hypersonic and High Temperature Gas Dynamics (wyd. 2). AIAA. Numer ISBN 1-56347-780-7. 68262944 OCLC .
- Hayes, Wallace D .; Probstein, Ronald F. (2004). Hypersonic Inviscid Flow . Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-43281-5. OCLC 53021584 .
Historia aerodynamiki
- Chanute, Oktawa (1997). Postęp w latających maszynach . Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-29981-3. OCLC 37782926 .
- von Karman, Teodor (2004). Aerodynamika: wybrane zagadnienia w świetle ich historycznego rozwoju . Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-43485-0. OCLC 53900531 .
- Anderson, John D. (1997). Historia aerodynamiki: i jej wpływ na maszyny latające . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Numer ISBN 0-521-45435-2. OCLC 228667184 .
Aerodynamika związana z inżynierią
Pojazdy naziemne
- Katz, Józef (1995). Aerodynamika samochodów wyścigowych: projektowanie dla prędkości . Wydawnictwo Bentleya. Numer ISBN 0-8376-0142-8. OCLC 181644146 .
- Barnard, RH (2001). Konstrukcja aerodynamiczna pojazdu drogowego (wyd. 2). Wydawnictwo Mechaero. Numer ISBN 0-9540734-0-1. OCLC 47868546 .
Samoloty stałopłat
- Ashley, Holt; Landahla, Kuna (1985). Aerodynamika skrzydeł i korpusów (wyd. 2). Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-64899-0. OCLC 12021729 .
- Abbott, Ira H.; von Doenhoff, AE (1959). Teoria sekcji skrzydeł: w tym podsumowanie danych o profilu . Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-60586-8. OCLC 171142119 .
- Clancy, LJ (1975). Aerodynamika . Pitman Publishing Limited. Numer ISBN 0-273-01120-0. OCLC 16420565 .
Helikoptery
- Leishman, J. Gordon (2006). Zasady aerodynamiki śmigłowca (wyd. 2). Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Numer ISBN 0-521-85860-7. 224565656 OCLC .
- Prouty, Raymond W. (2001). Osiągi, stabilność i sterowanie helikopterem . Krieger Publishing Company Press. Numer ISBN 1-57524-209-5. OCLC 212379050 .
- Seddon, J.; Newman, Simon (2001). Podstawowa aerodynamika śmigłowca: opis pierwszych zasad mechaniki płynów i dynamiki lotu śmigłowca jednowirnikowego . AIAA. Numer ISBN 1-56347-510-3. OCLC 47623950 .
pociski
- Nielson, Jack N. (1988). Aerodynamika pocisków . AIAA. Numer ISBN 0-9620629-0-1. OCLC 17981448 .
Model samolotu
- Simons, Martin (1999). Aerodynamika modeli samolotów (wyd. 4). Trans-Atlantic Publications, Inc. ISBN 1-85486-190-5. OCLC 43634314 .
Powiązane działy aerodynamiki
Aerotermodynamika
- Hirschel, Ernst H. (2004). Podstawy aerotermodynamiki . Skoczek. Numer ISBN 3-540-22132-8. OCLC 228383296 .
- Bertin, John J. (1993). Aerotermodynamika hipersoniczna . AIAA. Numer ISBN 1-56347-036-5. 28422796 OCLC .
Aeroelastyczność
- Bisplinghoff, Raymond L.; Ashley, Holt; Półczłowiek, Robert L. (1996). Aeroelastyczność . Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-69189-6. OCLC 34284560 .
- Grzyb, YC (2002). Wprowadzenie do teorii aeroelastyczności (Phoenix ed.). Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-49505-1. OCLC 55087733 .
Warstwy brzegowe
- Młody, AD (1989). Warstwy graniczne . AIAA. Numer ISBN 0-930403-57-6. OCLC 19981526 .
- Rosenhead, L. (1988). Laminarne warstwy graniczne . Publikacje Dovera. Numer ISBN 0-486-65646-2. OCLC 17619090 .
Turbulencja
- Tennekes, H .; Lumley, JL (1972). Pierwszy kurs turbulencji . Prasa MIT. Numer ISBN 0-262-20019-8. OCLC 281992 .
- Papież, Stephen B. (2000). Przepływy turbulentne . Wydawnictwo Uniwersytetu Cambridge. Numer ISBN 0-521-59886-9. OCLC 174790280 .
Zewnętrzne linki
- Przewodnik NASA dla początkujących po aerodynamice
- Aerodynamika dla studentów
- Aerodynamika dla pilotów
- Aerodynamika i tuning samochodów wyścigowych
- Aerodynamiczne projekty powiązane zarchiwizowane 2018-12-13 w Wayback Machine
- Aerodynamika roweru eFluids
- Zastosowanie aerodynamiki w Formule 1 (F1)
- Aerodynamika w wyścigach samochodowych
- Aerodynamika ptaków zarchiwizowana 24.03.2010 w Wayback Machine