آیرودینامیک چیست؟

این نوشتار به هیچ منبع و مرجعی استناد نمی‌کند. لطفاً با افزودن یادکرد به منابع قابل اعتماد به بهبود این نوشتار کمک کنید. مواد بدون منبع ممکن است به چالش کشیده و حذف شوند. (اوت ۲۰۰۹)

 

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 مسألهٔ آیرودینامیکی، محاسبهٔ 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 مسألهٔ 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 همهٔ 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 پسای خودرو کم شود. مهندسان سازه از آیرودینامیک برای تحلیل اثر هواکشسانی جریان باد بر سازه‌هایی مثل آسمان‌خراش‌ها یا پل‌هایابرج‌ها استفاده می‌کنند. طراحی پره های توربین های گازی و بادی از دیگر کاربردهای مهم آیرودینامیک در صنعت محسوب می شود. در ادامه برخی از این شاخه ها و کاربردها توضیح داده شده است:

آیرودینامیک لايه مرزي

هنگامي كه جسم در معرض جريان قرار مي گيرد، لايه اي نازك در جريان (و چسبيده به جسم) ايجاد مي شود كه خصوصياتش با نواحي ديگر جريان سيال فرق مي كند. اين لايه در اثر خاصيت چسبندگي سيال (لزجت - viscosity) به وجود مي آید. در اين ناحيه سرعت سيال از صفر تا 99 درصد سرعت جريان آزاد، تغيير مي كند. لايه مرزي خودش به دو بخش ناحيه آرام (laminar) و مغشوش يا آشفته (turbulent) تقسيم ميشود كه هر كدام دامنه گسترده اي از تحقيقات و مطالب علمي دارند.

آيروديناميك پره هاي توربين و كمپرسور (turbin blade aerodynamic)

در اين شاخه از آيروديناميك، روي جريان عبوري از پره هاي توربين گازي و كمپرسور تمركز ميشود و يكي از اهداف مهم تحقيقات، جلوگيري از پديده surge و stall در پره هاست. البته فن ها هم در اين دسته جا دارند... اين شاخه جزو دسته آيروديناميك داخلي محسوب میشود و نه تنها در موتور هاي جت، بلكه در توربين هاي گازي صنعتي نيز جاي كار و خواهان بسيار دارد.^[۱]

فرض پیوستگی

هوا مانند هر مادهٔ دیگری از مولکول‌های کوچک تشکیل شده است که در حال حرکت و برخورد با هم هستند. ولی چون فاصلهٔ این مولکول‌ها در عمل خیلی کوچک است، در آیرودینامیک می‌توان هوا را یک محیط پیوسته فرض کرد. با رقیق شدن هوا و افزایش فاصلهٔ بین مولکول‌ها، دقت فرض پیوستگی کم می‌شود. ^[۲]

منبع: ویکی پدیا