Aerodynamika

Zagadnienia aerodynamiki małych prędkości i dużych prędkości rozszerzone w stosunku do kursu inżynierskiego. Zajęcia laboratoryjne dotyczą w głównej części eksperymentalnego aspektu zagadnień objętych wykładem.

Treści kształcenia

- 1. Płaskie przepływy potencjalne: Dekompozycja zagadnienia opływu profilu na przepływ potencjalny i warstwę przyścienną. Pojęcie potencjału prędkości, ruch bezwirowy. Elementarne osobliwości hydrodynamiczne: źródło, wir, dipol. Metoda panelowa z liniowym wirów.

Laminarna i turbulentna warstwa przyścienna. Równania Prandtla i von Kármána dla warstwy przyściennej. Przejście laminarno-turbulentne. Metoda Head’a dla turbulentnej warstwy przyściennej. Ślad aerodynamiczny, klasyfikacja składowych oporu aerodynamicznego w świetle zasady pędu. Charakterystyki aerodynamiczne profilu.

Elementy aerodynamiki niestacjonarnej: funkcja Theodorsena i przeciągnięcie dynamiczne. Histereza aerodynamiczna. Efekt Küssnera.

- Płat o skończonym wydłużeniu: Uproszczone metody szacowania odchylenia strug za płatem i ich wpływ płata na usterzenie. Wpływ ziemi. Teoria powierzchni nośnej: metody siatki wirowej VLM i GVLM. Osobliwości opływu płatów o bardzo małym wydłużeniu: skrzydło delta, ostrołukowe i pasmowe, nośność wirowa. Informacja o metodach panelowych dla brył trójwymiarowych.

- Aerodynamika dużych prędkości: Jednowymiarowe przepływy izentropowe. Ściśliwość. Równanie ciągłości dla jednowymiarowego przepływu ściśliwego. Równanie Bernoulliego dla przepływów izentropowych. Liczba Macha. Zależności pomiędzy parametrami krytycznymi i spiętrzenia a parametrami przepływu. Przepływ czynnika ściśliwego przez kanały. Przekrój krytyczny. Klasyfikacja przepływów: przepływy podkrytyczne i nadkrytyczne. Dysza de Lavala. Pomiar prędkości sondą Prandtla w zakresie prędkości poddźwiękowych. Wpływ wysokości lotu na liczbę Ma. Wpływ liczby Macha na: charakterystyki aerodynamiczne profilu i płata: CZ(α), CZmax, CX, wędrówka środka parcia. Poprawki: Prandtla-Glauerta i von Kármána-Tsiena. Wpływ kąta natarcia, grubości płata nośnego, kąta skosu płata.

- Reguła pól. Ciało o minimalnym oporze falowym (Searsa-Hacka). Krytyczna liczba Macha dla profilu. Stożek Macha. Wpływ ściśliwości na charakterystyki aerodynamiczne profilu i płata w zakresie przepływów podkrytycznych i transonicznych. Fale rozrzedzeniowe (Macha). Fale uderzeniowe: prostopadłe i skośne. Biegunowa skośnej fali uderzeniowej, Opór falowy, Oderwanie warstwy przyściennej na skutek oddziaływania fali uderzeniowej („Shock stall”). Profil nadkrytyczny: wady i zalety, wpływ kształtu profilu na fale uderzeniowe, Środki podejmowane celem podniesienia Makr. Nagrzewanie aerodynamiczne przy prędkościach naddźwiękowych.

- 1. Wyznaczanie rozkładu ciśnienia na profilu lotniczym z uwzględnieniem ściśliwości /obliczenia komputerowe

2. Pomiar oporu metodą Jonesa /pomiary tunelowe;

3. Pomiar ciągu śmigła metodą impulsową / pomiary tunelowe

4. Charakterystyki aerodynamiczne płata nośnego: obliczenia metodą VLM /obliczenia komputerowe

5. Charakterystyki aerodynamiczne płata nośnego: obliczenia metodą panelową /obliczenia komputerowe

6. Charakterystyki skrzydla „delta” i wizualizacja olejowa / pomiary tunelowe

7. Analogia płytkiej wody dla przepływów ściśliwych

Literatura wykorzystywana podczas zajęć wykładowych

Piotr Strzelczyk - Aerodynamika Małych Prędkości - OW PRz. - 2003

J. Bertin, L. Smith, M. Cummings - Aerodynamics for Engineers - Prentice Hall College. - 1997

Literatura do samodzielnego studiowania

Piotr Strzelczyk - Aerodynamika Małych Prędkości, - OW PRz. - 2003

Literatura uzupełniająca

A. Tarnogrodzki - Dynamika Gazów - WKiŁ. - 2004

Wł J. Prosnak - Mechanika Płynów T. 2 - PWN, Warszawa. - 1970