Amint egy tárgy mozog egy folyadékon keresztül, vagy ahogy a folyadék elmegy egy tárgy mellett,a folyadék molekulái a tárgy közelében megzavarodnak és a tárgy körül mozognak.Aerodinamikai erők keletkeznek a folyadék és a tárgy között. Ezen erők nagysága függ a tárgy alakjától, a tárgy sebességétől, a tárgy mellett elhaladó folyadék tömegétől és a folyadék két másik fontos tulajdonságától: a folyadék viszkozitásától, azaz ragadásától, és összenyomhatóságától, azaz rugalmasságától. E hatások megfelelő modellezéséhez a repülőmérnökök hasonlósági paramétereket használnak, amelyek e hatásoknak a problémában jelen lévő egyéb erőkhöz viszonyított arányai. Ha két kísérletben a hasonlósági paraméterek értékei megegyeznek, akkor az erők relatív fontosságát helyesen modellezik.
Az aerodinamikai erők összetett módon függenek a folyadék viszkozitásától. Ahogy a folyadék elhalad a tárgy mellett, a közvetlenül a felület mellett lévő molekulák a felülethez tapadnak. A közvetlenül a felület felett lévő molekulák a felülethez tapadó molekulákkal való ütközéseik során lelassulnak.Ezek a molekulák viszont lelassítják a közvetlenül felettük lévő áramlást. Minél távolabb megyünk a felülettől, annál kevesebb ütközésre van hatással a tárgy felülete. Ezáltal a felület közelében egy vékony folyadékréteg jön létre, amelyben a sebesség a felületen lévő nulla értékről a felülettől távolodó szabad áramlási értékre változik. A mérnökök ezt a réteget határrétegnek nevezik, mert a folyadék határán keletkezik.
A határrétegen belüli áramlás részletei nagyon fontosak az aerodinamika számos problémája szempontjából, beleértve a szárnyak elakadását, a tárgyak bőrsúrlódását és a nagy sebességű repülés során fellépő hőátadást.Sajnos a határrétegelmélet fizikai és matematikai részletei meghaladják e kezdeti útmutató kereteit, és általában a főiskolán az alap- vagy mesterképzés végén tanulmányozzák őket. Ezúttal csak a határréteg néhány hatását mutatjuk be.
A dián a szabad áramlástól a felszínig terjedő áramlásirányú sebességváltozást mutatjuk be. A valóságban a hatások háromdimenziósak. A tömeg három dimenzióban való megőrzéséből adódóan a sebesség áramlásirányú változása a többi irányban is sebességváltozást okoz. A felszínre merőlegesen a sebességnek van egy kis komponense, amely elmozdítja vagy elmozdítja az áramlást a felszín felett. A határréteg vastagságát úgy határozhatjuk meg, hogy az ennek az elmozdulásnak a mértéke. Az elmozdulás vastagsága a Reynolds-számtól függ, amely az inerciális (változásnak vagy mozgásnak ellenálló) erők és a viszkózus (nehéz és ragadós) erők aránya, és az egyenlet adja meg: A Reynolds-szám (Re) egyenlőa sebesség (V) szorozva a sűrűséggel (r) szorozva egy jellemző hosszal (l) osztva a viszkozitási együtthatóval (mu).
Re = V * r * l / mu
A határrétegek a Reynolds-szám értékétől függően lehetnek lamináris (réteges) vagy turbulens (rendezetlen).Alacsonyabb Reynolds-számok esetén a határréteg lamináris, és az áramlásirányú sebesség egyenletesen változik, ahogyan a faltól távolodunk, ahogyan az ábra bal oldalán látható.Nagyobb Reynolds-számok esetén a határréteg turbulens, és az áramlásirányú sebességet a határrétegen belüli instacionárius (idővel változó) örvénylő áramlás jellemzi.A külső áramlás ugyanúgy reagál a határréteg szélére, mint ahogyan egy tárgy fizikai felületére is reagálna.Így a határréteg bármely tárgynak “effektív” alakot ad, amely általában kissé eltér a fizikai alakjától.Hogy a dolgok még zavarosabbak legyenek, a határréteg kiemelkedhet vagy “leválhat” a testről, és a fizikai alakjától jelentősen eltérő effektív alakot hozhat létre. Ez azért történik, mert a határrétegben az áramlásnak nagyon alacsony az energiája (a szabad áramláshoz képest), és a nyomásváltozások könnyebben befolyásolják. A határrétegnek a felhajtóerőre gyakorolt hatásait a felhajtóerő együttható tartalmazza, a vonóerőre gyakorolt hatásokat pedig a légellenállási együttható.
TÖRTÉNETI MEGJEGYZÉS: A határréteghatásokat leíró elméletet először Ludwig Prandtl mutatta be az 1900-as évek elején. Az általános áramlástani egyenletek már évek óta ismertek voltak, de az egyenletek megoldásai nem írták le megfelelően a megfigyelt áramlási hatásokat (mint például a szárnyak elakadása). Prandtl volt az első, aki felismerte, hogy a tehetetlenségi és viszkózus erők relatív nagysága a felszínhez nagyon közeli rétegtől a felszíntől távoli régióig változik. Ő javasolta először az interaktívan kapcsolt, kétrétegű megoldást, amely számos áramlási problémát megfelelően modellez.
Tevékenységek:
Vezetett túrák
-
A légellenállás forrásai: 
- Belépés:
Navigáció ..
Bekezdési útmutató kezdőlapja
