آیرودینامیک یا هواپویش، شاخهای از دینامیک گازها و در حالت کلیتر دینامیک سیّالات است که به بررسی رفتار جریان هوا و اثر آن بر اجسام متحرک میپردازد. منظور از حل یک مسأله ی آیرودینامیکی، محاسبهی میدان سرعت، فشار، و دمای هوا در اطراف یک جسم است. برای این منظور باید معادلههای حاکم بر جریان سیّال را حل کرد. سپس به کمک حل به دست آمده میتوان نیروها و گشتاورهای وارد بر جسم را حساب کرد.
مسألههای آیرودینامیکی را میتوان از جنبههای مختلف طبقهبندی کرد. یک طبقهبندی معمول بر اساس الگوی جریان هواست. اگر مسأله ی آیرودینامیکی مربوط به جریان هوا در اطراف یک جسم باشد به آن آیرودینامیک بیرونی و اگر مربوط به جریان هوا داخل یک محیط بسته باشد به آن آیرودینامیک درونی گفته میشود.
مثال : آیرودینامیک بیرونی، جریان هوا در اطراف یک هواپیما و مثال آیرودینامیک درونی، جریان هوا داخل یک موتور جت یا تونل باد است.
روش دوم طبقهبندی بر اساس چگالی هواست. اگر چگالی جریان هوا در همهی نقاط میدان سیّال ثابت باشد و با زمان تغییر نکند، جریان تراکمناپذیر و در غیر این صورت تراکمپذیر است.
روش سوم طبقهبندی مسألههای آیرودینامیکی بر اساس عدد ماخ جریان هوا است. اگر عدد ماخ کوچکتر از یک باشد جریان فروصوتی، اگر نزدیک یک باشد جریان هَماصوتی، اگر بزرگتر از یک و کوچکتر از پنج باشد جریان زبرصوتی، و اگر بزرگتر از پنج باشد جریان فوقصوتی خوانده میشود.
روش چهارم طبقهبندی بر اساس گرانروی هواست. اگر ضریب گرانروی ناچیز فرض شود جریان غیرلزج و در غیر این صورت لزج خوانده میشود.
کاربردهای آیرودینامیک
مهمترین کاربرد آیرودینامیک در مهندسی هوافضا است. البته آیرودینامیک کاربردهای زیاد دیگری هم دارد. در مهندسی خودرو، از آیرودینامیک برای طراحی بدنهٔ خودرو استفاده میشود تا نیروی پسار خودرو کم شود. مهندسان سازه از آیرودینامیک برای تحلیل اثر هواکشسانی جریان باد بر سازههایی مثل آسمانخراشها یا پلها استفاده میکنند.
فرض پیوستگی
هوا مانند هر ماده ی دیگری از مولکولهای کوچک تشکیل شده است که در حال حرکت و برخورد با هم هستند. ولی چون فاصله ی این مولکولها در عمل خیلی کوچک است، در آیرودینامیک میتوان هوا را یک محیط پیوسته فرض کرد. با رقیق شدن هوا و افزایش فاصله ی بین مولکولها، دقت فرض پیوستگی کم میشود.
دو مثال عملی برای آیرودینامیک
آهنگ مصرف انرژی در اتومبیل استانداردی که با سرعت حدود 65km/h حرکت میکند، در حدود 72km است. تقریبا
4.6w از این انرژی صرف غلبه بر مقاومت آئرودینامیکی یا مقاومت هوا میشود. مطالعات تجربی نشان میدهد که توان
لازم برای اینکه اتومبیلی بتواند بر مقاومت هوا غلبه کند تقریبا به نسبت مکعب سرعت آن افزایش مییابد. بنابراین توان
لازم برای غلبه بر مقاومت هوا برای اتومبیلی که با سرعت 130km/h در حرکت است، هشت برابر توان لازم برای اتومبیلی
است که با سرعت 65km/h حرکت میکند.
در دوره بحران انرژی در دهه 1970 مقاومت - کاهی در کامیونهای باربری اثرات مقاومت هوا را بین 10 تا 20 درصد کاهش داد.
و کاستن حداکثر سرعت مجاز از 120km/h به 90km/h این اثرات را تا حدود 220 درصد کاهش داد. اینها دو نمونه عملی از تحلیل
آئرودینامیکی هستند که در مسائل واقعی بکار رفتهاند.
اساس آیرودینامیک
یکی از مفیدترین تحلیلهای آئرودینامیکی ، بررسی حرکت گوی کروی در هواست. حرکت کرهای با سقوط آزاد در هوا را با استفاده از رابطهای پس کششی (یا مقاومتی) که
به قانون استوکس مشهور است، میتوان بررسی کرد. این قانون به صورت 6πηrv = نیروی پس کششینوشته میشود که در آن η ضریب چسبندگی هوا ، r شعاع کره ، v
سرعت کره است. این نیروی مقاومت در خلاف جهت نیروی ناشیاز گرانی (یا وزن) بر جسم وارد میشود.سرعت سقوط کره تا آنجا افزایش مییابد که بزرگی نیروی مقاومتی با
وزن جسم برابر میشود: mg = 6πnrv. سرعتی که از معادله بدست میآید، v=mg/6πnr ، چون تا پایان حرکت ثابت میماند سرعت حد میگویند. همین نوع تحلیل را میتوان
برای شکلی از جسم که در هوا سقوط آزاد میکند بکار برد، اما ضریب شکل جسم و نحوه وابستگی به سرعت را باید از طریق آزمایش بدست آورد.
بررسی حالات فیزیکی اجسام در آئرودینامیک (مسیر حرکت)
در حرکت جسم کروی در هوا
وضعیت حرکت توپهای بیسبال ، تنیس ، گلف ، بستکبال ، وزنه برداری پرتاب شده در پرتاب وزنه را میتوان بر اساس سیر حرکت کرهای که درهوا پرتاب شده است بررسی کرد. در تمام این موارد نیروی مقاومت کند کننده وارد بر توپ متحرک با مربع سرعت کره در هوا متناسب است.
به همین ترتیب نیروی مقاومت وارد بر دوندهای که با سرعت V در جهت مخالف با بادی که با سرعت V میوزد در حرکت است متناسب خواهد بود.
با V+v)2)
در پرش طول
در پرش طول نیروی مقاومتی حرکت ورزشکار را پیش از جدا شدن از زمین کند میکند و همچنین سرعت پرش وی را در هوا کاهش میدهد. در این تحلیل ، چگالی هوا نیز
نقش دارد. برای مثال در بازیهای المپیک شهر مکزیک ، برای پرش رکوردهایی کسب شد که میتوان کاهش چگالی هوا را که ناشی از ارتفاع زیاد محل مسابقات بود در آنها موثر دانست.
پ.ن : من این آیرودینامیکو خیلی دوست دارم [love] ...[heart] .... راستی تا یادم نرفته پیشنهاد میکنم به اینجا یه سری بزنید [flower]
ویرایش بوسیله کاربر
12 سال پیش
|
دلیل ویرایش: نامشخص
تنها تو را می پرستم و از تو یاری می جویم . . . الهی به امید تو