Aerodynamika. Małe prędkości

Opis

W monografii przedstawiono zagadnienia aerodynamiki małych prędkości, istotne dla lotnictwa ogólnego (General Aviation), jak i dla np. energetyki wiatrowej. Omówiono kwestie mechaniki płynów mające podstawowe znaczenie dla aerodynamiki, takie jak: kryterium ciągłości przepływów, równania Naviera i Stokesa, Eulera, Bernoulliego oraz kryteria podobieństwa dynamicznego. Zaprezentowano zarys teorii przepływów potencjalnych, płaskich i trójwymiarowych. Pokazano także zagadnienia dotyczące modelowania przepływów potencjalnych z wykorzystaniem rozkładu osobliwości hydro-dynamicznych. Przedstawiono zastosowanie potencjału zespolonego i odwzorowań konforemnych do opisu płaskich przepływów potencjalnych. Za pomocą uproszczonych modeli z wirowością skupioną omówiono zagadnienia interferencji: skrzydło-kadłub, skrzydło-usterzenie czy wpływ ziemi. Zaprezentowano bardziej złożone modele opływu płata nośnego: metodę siatki wirowej czy metodę panelową niskiego rzędu, z rozkładem źródeł i dipoli na powierzchni opływanej bryły. Pokazano również wyznaczanie oporu indukowanego na podstawie praw zachowania masy, pędu i energii.
W pracy przedstawiono różne metody obliczeniowe dla laminarnej i turbulentnej warstwy przyściennej oraz opisano techniki sterowania tym przepływem w sposób bierny i czynny. Ponadto omówiono wyznaczanie oporu profilowego na podstawie wartości pędu w śladzie aerodynamicznym. Przedstawiono krótko także zagadnienia związane z aerodynamiką niestacjonarną. Poruszono tutaj zagadnienia profilu drgającego, pomocne przy zrozumieniu flatteru, czy aerodynamiki zwierząt latających i ich biomimetycznych analogów: ornitopterów i entomopterów. Publikację uzupełniają liczne fotografie oraz przykłady obliczeniowe.

Spis treści

Wstęp

Spis ważniejszych oznaczeń

Rozdział 1
Podstawowe równania aerodynamiki
1.1. Założenie o ciągłości ośrodka
1.2. Linia i funkcja prądu
1.3. Zasada zachowania masy. Równanie ciągłości
1.4. Zasada zmiany pędu. Równania Naviera i Stokesa
1.5. Związek kryterium ciągłości z liczbami Macha i Reynoldsa
1.6. Równania Eulera
1.7. Równane Bernoulliego
1.8. Przepływy potencjalne, nieściśliwe
1.9. Potencjał zespolony
1.9.1. Wprowadzenie potencjału zespolonego
1.9.2. Proste przykłady zastosowań
1.9.3. Zastosowanie odwzorowań konforemnych
1.10. Analogia Hele-Shaw
1.11. Opływ potencjalny brył osiowosymetrycznych
1.11.1. Przepływ jednorodny
1.11.2. Przepływ źródłowy
1.11.3. Dipol przestrzenny
1.12. Przepływy wirowe
Literatura do rozdziału 1

Rozdział 2
Modele profilu lotniczego wykorzystujące rozkłady osobliwości
2.1. Klasyczna teoria profilu cienkiego
2.2. Model Weissingera-Pistolessiego
2.3. Metoda panelowa wykorzystująca stały rozkład momentu dipolowego wzdłuż elementu
brzegowego
2.4. Wirowe metody panelowe w zastosowaniu do profilu lotniczego
2.4.1. Metoda wirów dyskretnych dla profilu cienkiego
2.4.2. Metoda panelowa z liniowym rozkładem natężenia wirów wzdłuż elementu brzegowego
Literatura do rozdziału 2

Rozdział 3
Teoria płata o skończonym wydłużeniu
3.1. Klasyczna teoria linii nośnej
3.2. Metoda siatki wirowej
3.3. Trójwymiarowe metody panelowe niskiego rzędu
3.4. Płaty o bardzo małym wydłużeniu
Literatura do rozdziału 3

Rozdział 4
Elementy teorii warstwy przyściennej
4.1. Koncepcja warstwy przyściennej
4.2. Równania Prandtla dla warstwy przyściennej
4.3. Równania von Kármána dla warstwy przyściennej
4.4. Przybliżone rozwiązania dla płaskiej płytki
4.4.1. Laminarna warstwa przyścienna
4.4.2. Turbulentna warstwa przyścienna
4.4.3. Potęgowy profil prędkości dla turbulentnej warstwy przyściennej z gradientem ciśnienia
4.4.4. Metoda Thwaitesa
4.4.5. Metoda Pohlhasussena-von Kàrmàna dla laminarnej warstwy przyściennej
4.4.6. Równanie energii dla warstwy przyściennej
4.4.7. Metoda Heada dla turbulentnej warstwy przyściennej
4.5. Obliczenie oporu profilowego na podstawie zmiany pędu
4.6. Wpływ zjawisk przepływowych w warstwie przyściennej na charakte-rystyki aerodynamiczne
płata
4.7. Sterowanie warstwą przyścienną
4.7.1. Odsysanie warstwy przyściennej
4.7.2. Wypływ styczny
4.7.3. Efekt Coandă
4.7.4. ZNMF
Literatura do rozdziału 4

Rozdział 5
Elementy aerodynamiki niestacjonarnej
5.1. Wprowadzenie
5.2. Oscylacje w zakresie kątów podkrytycznych
5.3. Oscylacje wokół krytycznego (statycznego) kąta natarcia
5.4. Okresowe zmiany kąta natarcia w obszarze nadkrytycznych kątów natarcia
Literatura do rozdziału 5

Streszczenie
Abstract

Informacje o bezpieczeństwie produktu Informacje o producencie