Når et objekt bevæger sig gennem atmosfæren, forstyrres gasmolekylerne i atmosfæren nær objektet og bevæger sig rundt om objektet. Aerodynamiske kræfter genereres mellem gassen og objektet. Magneten af disse kræfter afhænger af objektets form, genstandens hastighed, massen af gassen, der går gennem objektet, og af to andre vigtige egenskaber for gassen; viskositeten eller klæbrigheden af gassen og gasens kompressibilitet eller fjedrende. For korrekt at modellere disse effekter bruger aerodynamikere lighedsparametre, som har disse effekter til andre kræfter, der findes i problemet. Hvis to eksperimenter har de samme værdier for parametrene for lighed, modelleres den relative betydning af kræfterne korrekt. Repræsentative værdier for luftens egenskaber er angivet på en anden side, men den aktuelle værdi af parameteren afhænger af gasens tilstand og af tætheden.
Aerodynamiske kræfter afhænger på en kompleks måde af gassens viskositet. Når et objekt bevæger sig gennem en gas, sidder gasmolekylerne fast på overfladen. Dette skaber et luftlag nær overfladen, kaldet aboundary layer, som i virkeligheden ændrer formen på objektet. Gasstrømmen reagerer på kanten af grænselaget, som om det var objektets fysiske overflade. For at gøre tingene mere forvirrende kan grænselaget adskilles fra kroppen og skabe en effektiv form, der adskiller sig meget fra den fysiske form. Og for at gøre det endnu mere forvirrende er strømningsforholdene i og i nærheden af grænselaget ofte ustabile (ændrer sig i tid). Grænselaget er meget vigtigt for bestemmelsen af et objekt. For at bestemme og forudsige disse forhold er aerodynamikere afhængige af vindtunneltest og meget sofistikeret computeranalyse.
Den vigtige lighedsparameter for viskositet er Reynolds-tallet. Reynolds-tallet udtrykker forholdet mellem inertiakræfter (modstandsdygtige over for ændringer eller bevægelser) til tyktflydende (tunge og limede) kræfter. Fra en detaljeret analyse af den liggende formindskningsligning er inertiekræfterne karakteriseret ved produktet af tætheden r gange hastigheden V gange gradienten af hastigheden dV / dx. De tyktflydende kræfter er kendetegnet ved den dynamiske viskositetskoefficient mu tid den anden gradient af hastigheden d ^ 2V / dx ^ 2. Reynolds-nummeret Re bliver derefter:
Re = (r * V * dV / dx) / (mu * d ^ 2V / dx ^ 2)
Hastighedens gradient er proportional med hastigheden divideret med en længdeskala L. Tilsvarende er det andet derivat af hastigheden proportional med hastigheden divideret med kvadratet på længdeskala. Derefter:
Re = (r * V * V / L) / (mu * V / L ^ 2)
Re = (r * V * L) / mu
Reynolds-tallet er et dimensionsløst tal. Høje værdier for parameteren (i størrelsesordenen 10 millioner) indikerer, at tyktflydende kræfter er små, og strømmen er i det væsentlige usynlig. TheEuler-ligningerne kan derefter bruges til at modellere flowet. Parameterens lave værdier (i størrelsesordenen hundrede) indikerer, at viskose kræfter skal tages i betragtning.
Reynolds-tallet kan forenkles yderligere, hvis vi bruger den kinematiske viskositet nu, der er euqal til den dynamiske viskositet divideret med tæthed:
nu = mu / r
Re = V * L / nu
Her” er et Java-program til beregning af viskositetskoefficienten og Reynolds-nummeret for forskellige højder, længder og hastigheder.
For at ændre inputværdier skal du klikke på inputfeltet (sort på hvid), backspace over inputværdien, indtast din nye værdi, og hit Enter-tasten på tastaturet (dette sender din nye værdi til programmet). Du vil se outputfelterne (gul på sort) ændre værdi. Du kan brug enten Imperial eller metriske enheder, og du kan indtaste enten Mach-nummeret eller hastigheden ved hjælp af menuknapperne. Bare klik på menuknappen og klik på dit valg. Det ikke-dimensionelle Mach-nummer og Reynolds-nummeret vises ed inwhite on blue boxes. Hvis du er en erfaren bruger af denne lommeregner, kan du bruge en slak version af programmet, der indlæses hurtigere på din computer og ikke inkluderer disse instruktioner. Du kan også downloade din egen kopi af programmet for at køre off- linje ved at klikke på denne knap:
Lighedsparameterberegner blev ændret i maj 2009 af Anthony Vila, en studerende på Vanderbilt University, under en sommerpraktikant på NASA Glenn.
For nogle problemer kan vi dele Reynolds med længdeskalaen for at opnå Reynolds-antallet pr. fod Ref. Dette er givet af:
Ref = V / nu
The Reynolds antal pr. fod (eller pr. meter) er naturligvis ikke et ikke-dimensionelt tal som Reynolds-nummeret.Du kan bestemme Reynolds-antallet pr. Fod ved hjælp af lommeregneren ved at specificere længdeskalaen til at være 1 fod.
Aktiviteter:
Guidede ture
Navigation ..
Startvejledning Startside Side