SRP om Aerodynamik i Matematik A og Fysik A

Indledning

Aerodynamik har som bekendt meget at gøre med flyvning, og det er da også inden for dette område, at der drages mange fordele af aerodynamikken, men aerodynamik bruges ikke kun i flyvningen, men i stort set alle henseender hvor et legeme er i berøring med luft, fra den slanke bearbejdede flyvemaskine til den klodsede faldende sten. Spørgsmålet er så, hvordan vi kan udnytte aerodynamikken og bygge maskiner, der flyver i stedet for at falde til jorden som en sten? Hvilke essentielle egenskaber har flyvemaskinen? Det er disse spørgsmål rapporten søger svar på og gennem en hypotetisk deduceret teori om opdriften inden for flyvning, der tages til eksperimentel efterprøvning i en vindtunnel. Yderlige deduceres en teori for den generelle luftmodstand, men også gnidningsmodstanden for et specifikt kegleformet legeme; begge afprøves eksperimentelt. Endeligt sammenholdes eksperimenter og teori, og der konkluderes og perspektiveres til den virkelige verden, om hvordan man udnytter sin viden.

Luftstrømning

Hvilket som helst objekt der bevæger sig gennem luft, vil være påvirket af den luftstrøm, der omkredser det uanset form. Den første kræft vi opdager er luftmodstanden, der som bekendt gør, at vi bremses og skal bruge flere kræfter, når vi cykler i modvind. Luftmodstanden er en relativ størrelse, eftersom den vil være den samme, om det er objektet, der bevæger sig i luften, eller om det er luften, der bevæger sig over det stillestående objekt. Ydermere vil der på overfladen af et objekt opstå dynamiske trykforskelle som følge af, at luften bevæger sig hhv. hurtigere og langsommere forskellige steder på objektet. Som bekendt forsager trykforskelle et sug rettet mod undertrykket, da trykket forsøger at udligne sig, hvorfor objektet vil hives mod undertrykket.

Der findes to faktorer, der hver har betydning for graden af hhv. luftmodstanden og de dynamiske trykforskelle:  Viskositeten: Et mål for et fluids indre friktion, også betegnet gnidningsmodstanden mellem lagene i et fluid. (mere om viskositet i afsnittet laminar og turbulent strømning)  Densiteten: Massefylden af et stof, angives i masse pr. volumenenhed. Densiteten er afhængig af trykket og vil øges ved stigende tryk, modsat mindskes for faldende tryk. For luft er densiteten ved standardatmosfæretryk ved havoverfladen 1,225 . Luften vil for hastigheder nær lydhastighed være sammentrykkelig, men rapporten arbejder udelukkende med den subsoniske aerodynamik. Fællesbetegnelse for gasser og væsker Aerodynamik s. 10 midt Aerodynamik s. 10 nederst

Dynamiske trykforskelle

For at forstå hvorfor der opstår disse trykforskelle, må vi først se på, hvordan …