Jak se objekt pohybuje atmosférou, molekuly plynu v atmosféře poblíž objektu jsou narušeny a pohybují se kolem objektu. Mezi plynem a objektem se generují aerodynamické síly. Velikost těchto sil závisí na tvaru objektu, rychlosti objektu, masě plynu procházejícího objektem a na dalších dvou důležitých vlastnostech plynu; viskozita nebo lepivost plynu a stlačitelnost nebo pružnost plynu. Pro správné modelování těchto účinků používají aerodynamici parametry podobnosti, které tyto účinky vyvolávají s jinými silami přítomnými v problému. Pokud mají dva experimenty stejné hodnoty pro parametry podobnosti, pak se relativní důležitost sil správně modeluje. Reprezentativní hodnoty vlastností vzduchu jsou uvedeny na jiné stránce, ale skutečná hodnota parametru závisí na stavu plynu a na nadmořské výšce.
Aerodynamické síly komplexně závisí na viskozitě plynu. Jak se objekt pohybuje plynem, molekuly plynu se drží na povrchu. Tím se poblíž povrchu vytvoří vrstva vzduchu, která se nazývá okrajová vrstva a která ve skutečnosti mění tvar objektu. Tok plynu reaguje na okraj mezní vrstvy, jako by to byl fyzický povrch objektu. Aby byly věci více matoucí, může se hraniční vrstva oddělit od těla a vytvořit efektivní tvar, který se hodně liší od fyzického tvaru. A aby to bylo ještě více matoucí, jsou podmínky proudění v blízkosti hraniční vrstvy často nestálé (mění se v čase). Hraniční vrstva je velmi důležitá při určování polohy objektu. Při určování a předpovídání těchto podmínek se aerodynamika spoléhá na větrné tunelování a velmi sofistikovanou počítačovou analýzu.
Důležitým parametrem podobnosti pro viskozitu je Reynoldsovo číslo. Reynoldsovo číslo vyjadřuje poměr inerciálních (odolných vůči změně nebo pohybu) sil k viskózním (těžkým a lepkavým) silám. Z podrobné analýzy rovnice zachování momentu jsou setrvačné síly charakterizovány součinem hustoty r krát rychlosti V krát gradientu rychlosti dV / dx. Viskózní síly jsou charakterizovány dynamickým koeficientem viskozity mu časem druhého gradientu rychlosti d ^ 2V / dx ^ 2. TheReynoldsovo číslo Re se pak stává:
Re = (r * V * dV / dx) / (mu * d ^ 2V / dx ^ 2)
Gradient rychlosti je úměrný rychlosti dělené délkovou stupnicí L. Podobně druhá derivace rychlosti je úměrná rychlosti dělené druhou mocninou stupnice délky. Pak:
Re = (r * V * V / L) / (mu * V / L ^ 2)
Re = (r * V * L) / mu
Reynoldsovo číslo je bezrozměrné číslo. Vysoké hodnoty parametru (řádově 10 milionů) naznačují, že viskózní síly jsou malé a tok je v podstatě neviditelný. Eulerovy rovnice lze poté použít k modelování toku. Nízké hodnoty parametru (řádově 1 sta) naznačují, že je třeba brát v úvahu viskózní síly.
Reynoldsovo číslo lze dále zjednodušit, použijeme-li kinematickou viskozitu nu, která je ekvivalentní dynamické viskozitě dělené hustota:
nu = mu / r
Re = V * L / nu
Zde je program Java pro výpočet koeficientu viskozity a Reynoldsova čísla pro různé výšky, délky a rychlosti.
Chcete-li změnit vstupní hodnoty, klikněte na vstupní pole (černé na bílé), zpět nad zadanou hodnotou, zadejte novou hodnotu a stiskněte klávesu Enter na klávesnici (tím se nová hodnota odešle do programu). Uvidíte výstupní pole (žlutá na černé), která mění hodnotu. Můžete použijte buď imperiální nebo metrické jednotky a pomocí tlačítek nabídky můžete zadat buď Machovo číslo nebo rychlost. Stačí kliknout na tlačítko nabídky a kliknout na svůj výběr. Zobrazí se nedimenzionální Machovo číslo a Reynoldsovo číslo Pokud jste zkušení uživatelé této kalkulačky, můžete použít verzi programu, která se do vašeho počítače načte rychleji a neobsahuje tyto pokyny. Můžete si také stáhnout vlastní kopii programu a spustit ji kliknutím na toto tlačítko:
Kalkulačka parametrů podobnosti byla upravena v květnu 2009 studentem Anthonym Vila na Vanderbiltově univerzitě, během letní stáže v NASA Glenn.
U některých problémů můžeme Reynoldse rozdělit délkovou stupnicí, abychom získali Reynoldsovo číslo na stopu Ref. To je dáno:
Ref = V / nu
The Reynolds číslo na stopu (nebo na metr) zjevně není nedimenzionální číslo jako Reynoldsovo číslo.Reynoldsovo číslo na stopu můžete určit pomocí kalkulačky zadáním měřítka délky na 1 stopu.
Činnosti:
Prohlídky s průvodcem
Navigace ..
Domovská příručka pro začátečníky Strana