Når et objekt beveger seg gjennom atmosfæren, forstyrres gassmolekylene i atmosfæren nær objektet og beveger seg rundt objektet. Luftdynamiske krefter genereres mellom gassen og objektet. Magnetene til disse kreftene avhenger av gjenstandens form, gjenstandens hastighet, massen av gassen som går av objektet og av to andre viktige egenskaper for gassen; viskositeten, eller klebrigheten, av gassen og kompressibiliteten, eller fjæren, av gassen. For å modellere disse effektene, bruker aerodynamikere likhetsparametere som inneholder disse effektene til andre krefter som er tilstede i problemet. Hvis to eksperimenter har samme verdier for likhetsparametrene, blir den relative betydningen av kreftene riktig modellert. Representative verdier for egenskapene til luft er gitt på en annen side, men den faktiske verdien av parameteren avhenger av gassens tilstand og av tettheten.
Aerodynamiske krefter avhenger på en kompleks måte av gassens viskositet. Når et objekt beveger seg gjennom en gass, fester gassmolekylene seg på overflaten. Dette skaper et lag med luft nær overflaten, kalt aboundary layer, som faktisk endrer formen på objektet. Strømmen av gass reagerer på kanten av grenselaget som om det var objektets fysiske overflate. For å gjøre ting mer forvirrende, kan grenselaget skilles fra kroppen og skape en effektiv form som er mye forskjellig fra den fysiske formen. Og for å gjøre det enda mer forvirrende, er strømningsforholdene i og i nærheten av grenselaget ofte ustabile (endrer seg i tid). Grenselaget er veldig viktig for å bestemme at et objekt blir trukket. For å bestemme og forutsi disse forholdene stoler aerodynamikere på vindtunneltesting og veldig sofistikert dataanalyse.
Den viktige likhetsparameteren for viskositet er Reynolds-tallet. Reynolds-tallet uttrykker forholdet mellom inertial (motstandsdyktig mot endring eller bevegelse) krefter til tyktflytende (tunge og limete) krefter. Fra en detaljert analyse av tematisk bevaringsligning er treghetskreftene preget av produktet av tettheten r ganger hastigheten V ganger gradienten til hastigheten dV / dx. De viskøse kreftene kjennetegnes av den dynamiske viskositetskoeffisienten når den andre gradienten av hastigheten d ^ 2V / dx ^ 2. Reynolds-tallet Re blir da:
Re = (r * V * dV / dx) / (mu * d ^ 2V / dx ^ 2)
Hastighetsgradienten er proporsjonal med hastigheten delt med en lengdeskala L. Tilsvarende er hastighetens andre derivat proporsjonal med hastigheten delt på kvadratet til lengdeskala. Deretter:
Re = (r * V * V / L) / (mu * V / L ^ 2)
Re = (r * V * L) / mu
Reynolds-tallet er et dimensjonsløst tall. Høye verdier av parameteren (i størrelsesorden 10 millioner) indikerer at tyktflytende krefter er små og strømmen i det vesentlige usynlig. TheEuler-ligningene kan deretter brukes til å modellere flyten. Parameterens lave verdier (i størrelsesorden hundre) indikerer at viskøse krefter må vurderes.
Reynolds-tallet kan forenkles ytterligere hvis vi bruker den kinematiske viskositeten nu som er euqal til den dynamiske viskositeten delt på tetthet:
nu = mu / r
Re = V * L / nu
Her» er et Java-program for å beregne viskositetskoeffisienten og Reynolds-tallet for forskjellige høyder, lengder og hastigheter.
For å endre inngangsverdiene, klikk på inntastingsboksen (svart på hvitt), tilbaketasten over inngangsverdien, skriv inn den nye verdien og trykk Enter-tasten på tastaturet (dette sender den nye verdien til programmet). Du vil se utdataboksene (gul på svart) endre verdi. bruk enten Imperial eller Metric-enheter, og du kan legge inn enten Mach-nummeret eller hastigheten ved å bruke menyknappene. Bare klikk på menyknappen og klikk på ditt valg. Det ikke-dimensjonale Mach-nummeret og Reynolds-nummeret vises ed inwhite on blue boxes. Hvis du er en erfaren bruker av denne kalkulatoren, kan du bruke en slak versjon av programmet som lastes raskere på datamaskinen din og ikke inkluderer disse instruksjonene. Du kan også laste ned din egen kopi av programmet for å kjøre off- linje ved å klikke på denne knappen:
Kalkulatoren for likhetsparameter ble endret i mai 2009 av Anthony Vila, en student ved Vanderbilt University, under en sommerpraktikum på NASA Glenn.
For noen problemer kan vi dele Reynolds med lengdeskalaen for å oppnå Reynolds-tallet per fot Ref. Dette er gitt av:
Ref = V / nu
The Reynolds antall per fot (eller per meter) er åpenbart ikke et ikke-dimensjonalt tall som Reynolds-tallet.Du kan bestemme Reynolds-antall per fot ved hjelp av kalkulatoren ved å spesifisere lengdeskalaen til å være 1 fot.
Aktiviteter:
Guidede turer
Navigering ..
Startside for nybegynnere Side