AERODYNAMIKA MAŁE PRĘDKOŚCI

AERODYNAMIKA MAŁE PRĘDKOŚCI

PIOTR MARIA STRZELCZYK

W niniejszej monografii przedstawiono zagadnienia aerodynamiki małych prędkości, istotne dla lotnictwa ogólnego (General Aviation), jak i dla np. energetyki wiatrowej. Omówiono kwestie mechaniki płynów mające podstawowe znaczenie dla aerodynamiki, takie jak: kryterium ciągłości przepływów, równania Naviera i Stokesa, Eulera, Bernoul-liego oraz kryteria podobieństwa dynamicznego. Zaprezentowano zarys teorii przepływów potencjalnych, płaskich i trójwymiarowych. Pokazano także zagadnienia dotyczące modelowania przepływów potencjalnych z wykorzystaniem rozkładu osobliwości hydrodynamicznych. Przedstawiono zastosowanie potencjału zespolonego i odwzorowań kon-foremnych do opisu płaskich przepływów potencjalnych. Tematyka opływu profili lotniczych została pokazana na różnych poziomach złożoności: od teorii profilu cienkiego, przez model Weissingera-Pistolessiego, po metody panelowe wykorzystujące rozkłady osobliwości: dipoli i wirów na powierzchni konturu ciała. Opis przepływu wokół płata o skończonym wydłużeniu obejmuje klasyczną teorię linii nośnej Prandtla-Glauerta. Za pomocą uproszczonych modeli z wirowością skupioną omówiono zagadnienia interferencji: skrzydło-kadłub, skrzydło-usterzenie czy wpływ ziemi. Zaprezentowano bardziej złożone modele opływu płata nośnego: metodę siatki wirowej czy metodę panelową niskiego rzędu, z rozkładem źródeł i dipoli na powierzchni opływanej bryły. Pokazano również wyznaczanie oporu indukowanego na podstawie praw zachowania masy, pędu i energii. W pracy przedstawiono różne metody obliczeniowe dla laminarnej i turbulentnej warstwy przyściennej oraz opisano techniki sterowania tym przepływem w sposób bierny i czynny. Ponadto omówiono wyznaczanie oporu profilowego na podstawie wartości pędu w śladzie aerodynamicznym. Przedstawiono krótko także zagadnienia związane z aerodynamiką niestacjonarną. Poruszono tutaj zagadnienia profilu drgającego, pomocne przy zrozumieniu flatteru, czy aerodynamiki zwierząt latających i ich biomimetycznych analogów: or-nitopterów i entomopterów. W większości przypadków zostały pokazane przykłady obliczeniowe.