Aerodynamika I

Garant předmětu:

Svatomír Slavík

Přednášející:

Tomáš Čenský

Cvičící:

Tomáš Čenský

Předmět zajišťuje:

ústav letadlové techniky

Anotace:

Předmět je základním teoretickým předmětem oboru letadlová technika. Předmět je zaměřen na seznámení studentů s řešením a matematickým modelováním základních případů nevazkého a vazkého proudění a obtékání aerodynamického profilu a křídla a letounu.

Požadavky:

Fyzika I Alfa, Fyzika II Alfa, Mechanika III Alfa, Termomechanika Alfa, Mechanika tekutin Alfa.

Osnova přednášek:

1.Rozdělení aerodynamiky. Vlastnosti zemské atmosféry, Mezinárodní standardní atmosféra.

2.Základní fyzikální zákony pro popis proudění tekutin. Rovnice popisující proudění vazké nestlačitelné tekutiny. Diferenciální a integrální přístup. Kinematický popis pohybu a deformací tekutiny, vířivé proudění tekutiny.

3.Aerodynamické síly, momenty a součinitele, souřadnicové soustavy. Uspořádání aerodynamického experimentu. Rozdíly mezi ideálním a reálným proudění m.

4.Reálná proudová pole, které se blíží potenciálním. Rovinné potenciální proudové pole. Základní vlastnosti potencionálních proudových polí a možnosti popisu rovinných, nestlačitelných potenciálních proudových polí.

5.Jednoduché případy rovinných, nestlačitelných potencionálních proudových polí. Skládání jednoduchých případů rovinných, nestlačitelných potencionálních proudových polí.

6.Mezní vrstva, laminarita a turbulence. Prandtlova a Kármánova rovnice mezní vrstvy. Možnosti řešení základních integrálních parametrů laminární a turbulentní mezní vrstvy. Vliv tlakového gradientu. Turbulence, popis a modely turbulence, řešení turbulentní mezní vrstvy, přechod laminarita/turbulence.

7.Profily. Geometrické charakteristiky, aerodynamické charakteristiky profilů., proudové pole a obtékání aerodynamického profilu. Aerodynamické profily a jejich vztlakové, odporové a momentové charakteristiky. Profilové řady.

8.Teorie profilů založené na využití konformní transformace v rovinných, nestlačitelných proudových polích.

9.Teorie profilů založené na metodě singularit v rovinném, nestlačitelném potencionálním proudovém poli. Princip teorie tenkého profilu, řešení přímé úlohy ? Glauertovo řešení střední křivky profilu, řešení tloušťkové funkce a nepřímé úlohy: střední křivky profilu, řešení tloušťkové funkce. Aerodynamické charakteristiky profilů.

10.Numerické metody

11.Stlačitelnost plynů. Charakter subsonického, transsonického a supersonického obtékání těles. Šíření tlakových rozruchů.

12.Základní fyzikální zákony pro popis stlačitelného proudění. Základy a funkce dynamiky plynů. Aerodynamický ohřev. Měření stavových veličin a rychlosti proudu ve stlačitelných tekutinách.

13.Exkurze do nízkorychlostního a vysokorychlostního aerodynamického tunelu.

Osnova cvičení:

1.Mezinárodní standardní atmosféra, skalární, vektorová a tenzorová pole

2.Měření rychlosti na letounu

3.Tunelový experiment, laboratorní měření ? tlakové sondy, žhavený drátek

4.Rozložení tlaku na profilu, výpočet vztlaku a klopivého momentu

5.Vlastnosti profilů, profilové řady, výpočty charakteristik základních typů profilů ? úvod do panelových metod

6.Potenciální pole v rovině, obtékání válce

7.Konformní transformace, Žukovského profil

8.Laminární mezní vrstva

9.Turbulentní mezní vrstva

10.Teorie tenkého profilu

11.Úvod do CFD, turbulentní modely v CFD

12.Odvození a využití rovnic pro stlačitelné proudění. Závislost Machova čísla a rychlostního parametru. Vyjádření bezrozměrných stavových veličin.

13.Stlačitelnost plynů. Šíření tlakového rozruchu. Aerodynamický ohřev.

Cíle studia:

Cílem předmětu je získání znalostí z oblasti aerodynamiky potřebných pro kvalitativní i kvantitativní popis základních případů letecké aerodynamiky. Absolventi předmětu se seznámí s metodami řešení proudového pole, laminárního i turbulentního proudění, mezních vrstev a základními teoriemi řešení vlastností profilů a křídel.

Studijní materiály:

?Brož V., Aerodynamika nízkých rychlostí, skripta FS ČVUT v Praze

?Brož V., Aerodynamika vysokých rychlostí, skripta FS ČVUT v Praze

?Kozel K., Dvořák R., Matematické modelování v aerodynamice, Vydavatelství ČVUT

?Šesták, J. ? Rieger, F.: Přenos hybnosti, tepla a hmoty. ČVUT Praha, Fakulta strojní, Praha 2004.

Poznámka:

Rozvrh na zimní semestr 2024/2025:

	06:00–08:0008:00–10:0010:00–12:0012:00–14:0014:00–16:0016:00–18:0018:00–20:0020:00–22:0022:00–24:00
Po
Út
St
Čt	místnost KN:A-213 Čenský T. 13:15–15:00 (přednášková par. 1) Karlovo nám. Rýsovna KA213 12122místnost KN:A-213 Čenský T. 15:00–16:45 (paralelka 1) Karlovo nám. Rýsovna KA213 12122
Pá

Rozvrh na letní semestr 2024/2025:

Rozvrh není připraven

Předmět je součástí následujících studijních plánů: