Aerodinamika
- Detaļas
- 1215 skatījumi
Aeromehānikas nozare, kas pētī gāzu, it īpaši gaisa, kustības likumus un noskaidro, kādi spēki rodas, gāzes slāņiem mijiedarbojoties ar to ķermeņu virsmu, attiecībā pret kuriem šie slāņi pārvietojas.
Šos jautājumus aerodinamikā risina gadījumiem, kad gaisa plūsmas ātrums v attiecībā pret ķermeņiem nepārsniedz skaņas ātrumu gaisā vsk. Virsskaņas plūsmas gadījumiem (v>vsk) attiecīgos jautājumus risina gāzu dinamika, kuras ietvaros izveidojusies hiperskaņas ātrumu aerodinamika (v/vsk > un = 5).
Pēc lietojuma izšķir lidmašīnas aerodinamiku, kuras galvenais uzdevums ir izstrādāt metodes, kā aprēķināt uz lidaparātu darbojošos aerodinamisko spēku un momentu. Tā ietvera arī jautājumus par lidmašīnas stabilizācijas ierīcēm, gaisa skrūvēm, lidmašīnas aerodinamiskajām formām. Rūpnieciskā aerodinamika izstrādā aprēķinu metodes, ko izmanto vēja dzinēju, ežektoru (gaisa strūklas aparātu), ventilācijas iekārtu konstruēšanā. Tā risina arī jautājumus par vēju radītajām slodzēm uz dažādām celtnēm un par aerodinamiskajiem spēkiem, ko izraisa virszemes transporta kustība.
Vēsture. Par patstāvīgu zinātnes nozari aerodinamika sāka veidoties XX gs. sākumā sakarā ar aviācijas attīstību, jo tai bija nepieciešama teorija un metodes, kā aprēķināt spārna cēlējspēku, lidmašīnas un tās atsevišķo daļu aerodinamisko pretestību, gais askrūves radīto vilcējspēku.
Pirmos nozīmīgos darbus eksperimentālajā aerodinamikā veica K.Ciolkovskis, N.Žukovskis (teorētiskās aerodinamikas pamatlicējs), S.Čapligins. Aerodinamikas attīstībā lieli nopelni ir arī vācietim L.Prantlam, francūzim G.Eifelim, angļiem A.Feidžam, H.Glauertam, F.Lančesteram, amerikāņiem H.Draidenam, T.Kārmānam, H.Teiloram, latvietim M.Keldišam, krieviem A.Dorodņicinam, M.Lavrentjevam, L.Sedovam, A.Tupoļevam.
Pēc izvirzīto uzdevumu risināšanas metodēm aerodinamiku iedala teorētiskajā un eksperimentālajā.
Teorētiskajā aerodinamikā konkrēta uzdevuma atrisinājumu iegūst, analizējot hidroaeromehānikas pamatlikumus un tiem atbilstošos vienādojumus - Eilera vienādojumu, Lagranža vienādojumus, Navjē-Stoksa vienādojumus. Šo vienādojumu atrisināšana daudzos gadījumos iespējama tikai tad, ja pieņem, ka gaisa viskozitāte ir nulle (gaisu uzskata par ideālu gāzi). Taču tā iegūtais atrisinājums bieži neatbilst eksperimenta rezultātiem (Eilera-Dalambēra paradokss). Šo neatbilstību daļēji novērsa L.Prantls 1904.gadā, iesakot telpu, kurā novēro kustībā esošā ķermeņa radītās perturbācijas, sadalīt divās zonās - ķermeņa virsmai pieguļošajā tuvajā zonā, kurā jāievēro gaisa viskozitāte, un tajā zonā, kurā gaisu var uzskatīt par ideālu gāzi, tā viskozitāti neievērojot. L.Prantla izveidotie vienādojumi un kritērijs (Prantla skaitlis) ļauj atrisināt daudzus uzdevumus gaisa kustībai tuvajā zonā.
Eksperimentālās aerodinamikas uzdevums - skaitliski noteikt uz konkrētu ķermeni darbojošos aerodinamiskos spēkus, eksperimentējot ar šā ķermeņa modeli aerodinamiskajā caurulē un nosakot aerodinamiskos koeficientus. Ķermeņa modeli izgatavo saskaņā ar līdzības teoriju.
Pētniecības centri:
Laboratorijs ASV Virdžīnijā un Kalifornijā.
Kalifornijas universitāte un Msačūsetsas Tehnoloģiskajā institūtā.
N.Žukovska Gaisa kara inženierijas akadēmija.
Maskavas Aviācijas institūts.
Harkovas Aviācijas institūts.
Zinātniskie žurnāli:
"AIAA Journal," ASV, kopš 1963.g.
"Aeronautical Journal," Lielbritānija, kopš 1897.g.
"Aeronautigue et l'Astronautigue," Francija, kopš 1943.g.
