аэродинамика

Следы вихрей , аэродинамический эффект

Аэродинамика (от древнегреческого ἀήρ aer , воздух и δύναµις Dynamis , сила ) является частью гидродинамики (гидродинамики) и описывает поведение тел в воздухе или сжимаемых газах ; последнее также называется газовой динамикой . Вторая часть гидродинамики, гидродинамика , с другой стороны, имеет дело с жидкостями .

Аэродинамика описывает силы, такие как динамическая подъемная сила , которые позволяют самолету , например , летать или парусным кораблям плыть по воде с помощью ветра . Многие другие области техники, такие как гражданское строительство или автомобилестроение , имеют дело с аэродинамикой.

Специальности

Аэродинамика - это подраздел механики жидкости (включая гидродинамику) и содержит несколько областей особого интереса, которые специализируются в различных областях:

  • Теория крыла: движения крыла в плотном газе
  • Космическая аэродинамика: эта область занимается аэродинамикой во время полета и входа космических аппаратов в атмосферу.
  • Сверхзвуковая аэродинамика: ракеты, движущиеся быстрее звука (от 1 до 3 Маха)
  • Гиперзвуковая аэродинамика: ракеты, которые движутся с очень высокой скоростью в плотных газах (3+ Маха)
  • Теория пограничного слоя : рассматривается плотно прилегающий слой в области крупным планом вокруг тела.
  • Аэродинамика турбин и ветряных турбин
  • Физика плавания : при проектировании парусного судна необходимо учитывать условия обтекания паруса и гидродинамику корпуса.

Теоретические модели

Течение на подводных крыльях. Этот несжимаемый поток удовлетворяет уравнениям Эйлера.

Наиболее полная модель - это уравнения Навье-Стокса . Это система нелинейных дифференциальных уравнений в частных производных 2- го порядка, которые полностью описывают ньютоновскую жидкость . В частности, сюда входят турбулентность и гидродинамический пограничный слой .

Более простой моделью являются уравнения Эйлера , которые не отображают пограничный слой из-за пренебрежения трением, а также не содержат турбулентности, что означает, что, например, срыв не может быть смоделирован с помощью этой модели. Для этого подходят гораздо более грубые сетки, чтобы решить уравнения осмысленным образом. Напротив, уравнения Эйлера очень подходят для тех частей потока, в которых пограничный слой не играет существенной роли.

Наконец, уравнения потенциала особенно полезны, когда нужно делать приблизительные прогнозы. Для них энтропия считается постоянной, что означает, что не может возникнуть никаких сильных ударных волн, поскольку энтропия даже на них является разрывной.

использовать

В настоящее время аэродинамическое проектирование самолетов и транспортных средств происходит в основном на компьютере. Большое значение имеет численное моделирование потока (CFD), в котором хорошие приближения для реальных процессов потока могут быть достигнуты с помощью компьютерных процессов с соответствующими вычислительными затратами. Для многих приложений из-за сложности возникающих явлений измерения в аэродинамических трубах необходимы для проверки конструкции.

литература

  • Cameron Tropea: Aerodynamics I & II, Research Reports Fluid Mechanics and Aerodynamics , Shaker, Aachen 2004, ISBN 3-8322-3255-9.
  • Райнхард Куттер: Аэродинамика самолета - технические решения и конструкция. Motorbuch, Штутгарт 1990, ISBN 3-87943-956-7
  • Чеслав А. Марчай: Аэродинамика и гидродинамика парусного спорта. Делиус Класинг , Билефельд 1991, ISBN 3-7688-0729-0
  • Теодор фон Карман : Аэродинамика - избранные темы в свете исторического развития. Interavia, Женева, 1956 г.
  • Людвиг Прандтль : Четыре трактата по гидродинамике и аэродинамике. Самостоятельно опубликовано Институтом аэродинамических исследований, Геттинген, 1944 г.
  • Джон Д. Андерсон: История аэродинамики и ее влияние на летательные аппараты. Издательство Кембриджского университета, Кембридж 2000, ISBN 0-521-45435-2
  • Роуз МакКаллен: Аэродинамика тяжелых транспортных средств - грузовиков, автобусов и поездов. Springer, Берлин 2004, ISBN 978-3-540-22088-6
  • Дж. Гордон Лейшман: Принципы аэродинамики вертолета. Издательство Кембриджского университета , Кембридж 2000, ISBN 0-521-66060-2
  • Джон Д. Андерсон: Основы аэродинамики. Макгроу-Хилл, Бостон 2007, ISBN 978-0-07-125408-3
  • Джон Дж. Бертин, Рассел М. Каммингс: Аэродинамика для инженеров. Pearson Prentice Hall, Верхняя Сэдл-Ривер, Нью-Джерси, 2009 г., ISBN 978-0-13-235521-6
  • Алоис П. Шаффарчик: Введение в аэродинамику ветряных турбин. Springer, Берлин, 2014 г., ISBN 978-3-642-36408-2

веб ссылки

Commons : Aerodynamics  - коллекция изображений, видео и аудио файлов.
Викисловарь: Аэродинамика  - объяснение значений, происхождение слов, синонимы, переводы