Aerodynamiikka

Aerodynamiikka on virtausmekaniikan osa-alue, joka tutkii ilman ja kiinteiden kappaleiden vuorovaikutusta niiden liikkuessa toistensa suhteen.

X 48B lentokonemalli tuulitunnelissa.

Muu nestemekaniikka

Kaasun ollessa jokin muu kuin ilma puhutaan kaasudynamiikasta tai, jos kyseessä on neste, nestemekaniikasta.

Ruudin palamisen ja palamiskaasujen virtauksen tapauksessa puhutaan sisäballistiikasta liittyen mm. tykkien tai nk.kemiallisen rakettimoottorin toimintaan.

Aerodynamiikan peruslait

Olennaiset virtausmekaniikan lait ovat

• ideaalikaasun laki ja siitä tehdyt versiot reaalikaasun paineen, tiheyden, kaasuvakion, kaasun moolimäärän ja lämpötilan välisten suhteiden määrittämiseksi
• jatkuvuusyhtälö
• energiataseet

Osa teknistä suunnittelua

NASA:n tutkimus kuorma-autojen aerodynamiikasta vuodelta 1981

Schlörwagen oli virtaviivainen automalli vuodelta 1939

Merkittävä osa aerodynamiikkaa on nostovoiman määritys, jota käytetään esim. lentokoneen siipien tai potkurin suunnittelussa. Nostovoiman suunnittelua voidaan joutua käyttämään myös savupiippujen, siltojen jne. rakennusten suunnittelussa estämään flutterin kaltaiset värähtelyilmiöt, jotka voivat tuhota rakenteen.

Toinen puoli aerodynamiikkaa on vastuksen arvioiminen, joka liittyy lentokoneiden lisäksi esim. muuhun liikennetekniikkaan ja asetekniikkaan. Matemaattisesti ja fysikaalisesti vastus voidaan jaotella esim.

• painevastus
• profiilivastus
• indusoitu eli nostovoimasta aiheutuva vastus
• loisvastus eli parasiittivastus
• muotovastus
• kitkavastus

Esim. hitaasti lentävän lentokoneen siivessä vastus on oleellisesti pienempi, kun siiven rajakerros on laminaari kuin jos se on turbulentti. Rajakerros esiintyy myös maan ilmakehässä lähellä maata olevan kerroksena.

Lentokonerakenteiden keventyessä aerodynamiikkaa käytetään paljon aeroelastiikkaan, jossa tutkitaan aerodynaamisten ja massavoimien aiheuttamista värähtelyilmiöitä.

Aerodynamiikka on laajentunut tuulitunnelikokeista CFD-laskentaan 1980-luvulta lähtien.

Katso myös

• Dynamiikka
• Hydrodynamiikka

Aiheesta muualla

• What Does Keep Them Up There? KENNETH CHANG
• NASA Beginner's Guide to Aerodynamics (Arkistoitu – Internet Archive)
• Aerodynamics for Students, australialainen nettioppikirja
• Applied Aerodynamics: A Digital Textbook (Arkistoitu – Internet Archive)
• Aerodynamics and Race Car Tuning (Arkistoitu – Internet Archive)
• Aerodynamic Related Projects
• Supersonic wing design (Arkistoitu – Internet Archive)
• eFluids Bicycle Aerodynamics
• Application of Aerodynamics in Formula One (F1)
• Aerodynamics in Car Racing (Arkistoitu – Internet Archive)
• Aerodynamics of Birds
• Aerodynamics and dragonfly wings (Arkistoitu – Internet Archive)
• Erkki Haapasen Aerodynamiikan oppikirjan nettiversio