نيروی آيروديناميک چيست؟

[EN-EZEL 13,039]

نيروی آيروديناميک

 

 

اندازه تصویر توسط سیستم خودکار انجمن تغییر کرده است. برای مشاهده اندازه واقعی تصویر بر روی این متن کلیک نمایید. اندازه واقعی این تصویر 534x369 است

 

بطور خيلی خلاصه جريان هوايی که آز روی يک جسم عبور کند نيروی آيروديناميک ايجاد می کند.به عبارت ديگر نيروی آيروديناميک در اثر وزش باد بر روی يک جسم توليد می شود .اين جسم م تواند تير چراغ برق يک آسمان خراش پل هواپيما و يا کابل فشار قوی باشد.اما بازتاب نيروی آيروديناميکی که ايجاد می شود بستگی به شکل اين جسم خاص که در معرض وزش باد قرار گرفته دارد .اگر جسم پهن و دارای زاويه های تند باشد در باد مقاومت می کند و در جهت وزش باد خم می شود.اما اگر دارای زاويه های خميده و يا نيم دايره باشد مانند کابل برق به طرف چپ يا راست و در جهت باد حرکت می کند.اما اگر نيم رخ جسم به گونه ای باشد که به باد اجازه دهد به راحتی از سطوح آن عبور نمايد .مانند دماغه کشتی جسم همچنان در جای خود باقی می ماند .اينها مواردی هستند که در ساختن آسمان خراش ها ياعبور کابهای فشارقوی از دره ها و مناطقی که بادهای شديد می وزند رعايت می شود. نيروهای آيروديناميکی شامل ۴ نيرو می باشند که عبارتند از:برا -وزن- پساورانش- برای اينکه متوجه بشيم هواپيما چگونه پرواز می کند بايد شناخت کاملی از اين نيروها داشته باشيم.امروز فقط برا را می نويسم و دفعه بعد سه مورد ديگه رو می نويسم.

 

برا- یوتی اف

 

نيروی برا نيرويی است که باعث بالا رفتن هوايما يا هليکوتر می شود . برای اينکه اين نيرو ايجاد شود بايد جسم مورد نظر شکل خاصی داشته باشد .مطلوب ترين شکل به صورت يک قطره آب می باشد .به عبارت ديگر يک طرف جسم حالت نيم دايره داشته و طرف مقابل آن به صورت يک زاويه تند خواهد بود .اکنون اگر اين جسم به گونه ای در جريان هوا قرار گيرد که باد از آن سمت جسم که حالت نيم دايره دارد بوزد و از طرف مقابل که زاويه تندی دارد جسم را ترک کند نيروی برا ايجاد خواهد شد.تعدادی از مولکولهای هوا پس از برخورد با لبه جلويی جسم مورد نظر به طرف بالا وتعدادی ديگر نيز به طرف پايين متمايل می شوند .هر دو گروه مولکولها می بايستی در انتهای اين جسم به گونه ساخته شود .که سطح بالايی آن انحنای بيشتری داشته باشد. (که در نتيجه مساحت آن نيز بيشتر از سطح زيرين خواهد بود).مولکولهايی که از سطح بالايی عبور می کنند می بايستی با سرعت بيشتری حرکت کنند تا با حرکت کنند تا با مولکولهايی که از سطح زيرين که مساحت کمتری دارد عبور می کنندهمزمان به انتهای جسم مورد نظر برسند . به اينترتيب تراکم مولکولی در سطح بالای جسم خيلی کمتر ازان در سطح زيرين خواهد بود.اين عمل باعث کاهش فشار هوا در سطح بالا نسبت به سطح پايين خواهد بود.يکی از تعريفهای برنولی دانشمند سوئيسی چنين عنوان می کنند که با افزايش سرعت يک سيال (هوا يا آب) از فشار آن نيز کاسته می شود.و اين همان چيزی است که در اين مورد بخصوص مشاهده می شود.حال که فشار هوا در قسمت بالای جسم کاهش می يابد يک خلا نسبی ايجاد می شود که جسم را به طرف خود می کشد واين خلا نسبی همان نيروی برا می باشد که باعث بالا رفتن هواپيما می شود.هر چقدر سرعت هواپيما بيشتر باشد مقدار خلا نسبی نيز بيشتر می شود .البته در اين حالت زاويه برخورد هوا با ليه جسم نقش مهمی در ميزان توليد نيروی برا دارد.

 

منبع:air-university.blogspot.com

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام

[EN-EZEL 13,039]

1 - نيرو هاي آيروديناميكي كه به ايرفويل‌‌ (يا مقطع آيروديناميكي) اثر مي كنند علاوه بر lift & thrust كه در شكل نشان داده شده اند، نيروي پسا يا بازدارنده يا همان Drag نيز مي باشند. كه اين نيروها همگي در نقطه اي روي اير فويل كه مركز آيروديناميكي ناميده مي شود( Aerodynamic Center)، اثر مي كنند.

 

2 - روي ايرفويل نقطه اي وجود دارد كه در آن نه مولكولهاي هوا به سمت بالاي ايرفويل مي روند و نه به پايين آن ميروند بلكه سرعت در آن نقطه صفر مي شود. اين نقطه كه دقيقا عمود بر جريان است، نقطه ي سكون يا stagnation point نام دارد.

 

3 - نظريه هايي وجود دارد كه اصل زمانهاي مساوي (equal transition times) را رد مي كنند. در واقع به اين نتيجه رسيده اند كه مولكول هواي زير و بالاي ايرفويل به هيچ وجه در يك زمان مساوي به لبه ي فرار نمي رسند. بلكه اعتقاد دارند مولكول بالاي ايرفويل ديرتر به لبه ي فرار مي رسد.

با توجه به اين نظريه اختلاف سرعت را توسط قانون پيوستگي (كه پيشتر توسط اينجانب ارايه شد) مي توان توجيه نمود.

 

چگونه مقاطع بال نيروي برآ توليد مي كنند

فرض كنيد يك ايرفويل در تونل باد قرار گرفته است.به طوري كه مرزهاي بالا و پايين ايرفويل به ترتيب نمايانگر سقف و كف تونل باد باشند. در فضاي آزاد و در شرايطي كه ايرفويل از ميان توده ي هوا عبور مي كند مي توان اين مرز را ميان سطح ايرفويل و كمي بالاتر و پايين تر از ايرفويل كه جريان هوا به صورت مستقيم و يكنواخت است در نظر گرفت.

حال با توجه به توضيحاتي كه در بالا ذكر شد:

در فاصله دور از بالا دست ايرفويل، جريان هوا از سرعت يكنواختي برخوردار است،اما هنگامي كه هوا به ايرفويل مي رسد، جريان هوا به دو قسمت مختلف تقسيم مي شود. به نسبت مقدار فضايي كه ايرفويل اشغال مي كند، مساحت سطح مقطع جريان كاهش ميابد.

حال طبق قانون پيوستگي اين كاهش سطح باعث افزايش سرعت مي شود. بنابر اين طبق قانون برنولي افزايش سرعت (يا فشار ديناميكي) موجب كاهش فشار استاتيك مي شود.

كاهش فشار در هر دو سطح روي مي دهد ، اما با توجه به شكل ايرفويل، كاهش فشار در قسمت بالايي بيشتر خواهد بود.(چون تحدب قسمت بالايي ايرفويل از قسمت زيرين آن بيشتر است.)

به اين ترتيب توازن فشار در قسمت بالايي و پاييني اير فويل بر هم مي خورد. در نتيجه ي اين فرايند،نيروي برايندي به سمت بالا به ايرفويل وارد مي شود كه اين نيرو را برآ مي نامند اين نيرو حاصل جابه جايي جريان هوا يا همان آيروديناميك مي باشد.

گزيده اي از كتاب آيروديناميك به زبان ساده انتشارات دانشگاه امام حسين(ع)