När ett objekt rör sig genom atmosfären störs gasmolekylerna i atmosfären nära objektet och rör sig runt objektet. Aerodynamiska krafter genereras mellan gasen och objektet. Dessa krafters magnitud beror på objektets form, objektets hastighet, massan av gasen som går genom objektet och av två andra viktiga egenskaper hos gasen; viskositeten eller klibbigheten hos gasen och kompressibiliteten, eller fjädringen, hos gasen. För att korrekt modellera dessa effekter använder aerodynamiker likhetsparametrar som är relaterade till dessa effekter till andra krafter som finns i problemet. Om två experiment har samma värden för likhetsparametrarna modelleras krafternas relativa betydelse korrekt. Representativa värden för egenskaperna för luft ges på en annan sida, men det verkliga värdet för parametern beror på gasens tillstånd och på tätheten.
Aerodynamiska krafter beror på ett komplext sätt av gasens viskositet. När ett objekt rör sig genom en gas fastnar gasmolekylerna på ytan. Detta skapar ett luftlager nära ytan, kallat aboundary lager, vilket i själva verket ändrar formen på objektet. Gasflödet reagerar på kanten av gränsskiktet som om det var objektets fysiska yta. För att göra saker mer förvirrande kan gränsskiktet separeras från kroppen och skapa en effektiv form som skiljer sig mycket från den fysiska formen. Och för att göra det ännu mer förvirrande är flödesförhållandena i och nära gränsskiktet ofta ostadiga (förändras i tid). Gränsskiktet är mycket viktigt för att bestämma ett objekts drag. För att bestämma och förutsäga dessa förhållanden förlitar sig aerodynamiker på vindtunneltestning och mycket sofistikerad datoranalys.
Den viktiga likhetsparametern för viskositet är Reynolds-numret. Reynolds-talet uttrycker förhållandet mellan inerti (motståndskraft mot förändring eller rörelse) till viskösa (tunga och limiga) krafter. Från en detaljerad analys av den ekvivalenta bevarandeekvationen kännetecknas tröghetskrafterna av produkten av densiteten r gånger hastigheten V gånger gradienten för hastigheten dV / dx. De viskösa krafterna kännetecknas av den dynamiska viskositetskoefficienten mu tiden andra gradienten av hastigheten d ^ 2V / dx ^ 2. Reynolds-numret Re blir då:
Re = (r * V * dV / dx) / (mu * d ^ 2V / dx ^ 2)
Hastighetsgradienten är proportionell mot hastigheten dividerad med en längdskala L. På samma sätt är det andra derivatet av hastigheten proportionell mot hastigheten dividerad med kvadraten på längdskala. Sedan:
Re = (r * V * V / L) / (mu * V / L ^ 2)
Re = (r * V * L) / mu
Reynolds-talet är ett dimensionlöst tal. Höga värden för parametern (i storleksordningen 10 miljoner) indikerar att viskösa krafter är små och flödet är i huvudsak osynligt. TheEuler-ekvationerna kan sedan användas för att modellera flödet. Parameterns låga värden (i storleksordningen hundra) indikerar att viskösa krafter måste beaktas.
Reynolds-talet kan förenklas ytterligare om vi använder den kinematiska viskositeten nu som är euqal till den dynamiska viskositeten dividerad med densitet:
nu = mu / r
Re = V * L / nu
Här” är ett Java-program för att beräkna viskositetskoefficienten och Reynolds-numret för olika höjd, längd och hastighet.
För att ändra inmatningsvärden, klicka på inmatningsrutan (svart på vitt), backspace över inmatningsvärdet, skriv in ditt nya värde och slå Enter-tangenten på tangentbordet (detta skickar ditt nya värde till programmet). Du kommer att se utmatningsrutorna (gul på svart) ändra värde. använd antingen Imperial eller metriska enheter och du kan ange antingen Mach-numret eller hastigheten med hjälp av menyknapparna. Klicka bara på menyknappen och klicka på ditt val. Det icke-dimensionella Mach-numret och Reynolds-numret visas ed inwhite on blue boxes. Om du är en erfaren användare av den här räknaren kan du använda en snygg version av programmet som laddas snabbare på din dator och inte inkluderar dessa instruktioner. Du kan också ladda ner din egen kopia av programmet för att köra off- rad genom att klicka på den här knappen:
Likhetsparameterräknaren ändrades i maj 2009 av Anthony Vila, en student vid Vanderbilt University, under en sommarpraktik vid NASA Glenn.
För vissa problem kan vi dela Reynolds med längdskalan för att få Reynolds-antalet per fot Ref. Detta ges av:
Ref = V / nu
The Reynolds antal per fot (eller per meter) är uppenbarligen inte ett icke-dimensionellt tal som Reynolds-numret.Du kan bestämma Reynolds-antalet per fot med hjälp av kalkylatorn genom att specificera längdskalan till 1 fot.
Aktiviteter:
Guidade turer
Navigation ..
Nybörjarguide Hem Sida