نیروهای ایرودینامیکی چگونه ایجاد میشوند؟

در شکل زیر ازمایش برنولی را می بینید

اقای برنولی با اندازه گیری فشار و سرعت هوای جاری داخل یک لوله در یافت که در یک جریان یکنواخت با افزایش سرعت هوا فشار هوا کاهش می یابد

و این کار را با استفاده از یک لوله که در وسط لوله مقطع کاهش می یافت انجام داد


با ایجاد جریان در داخل لوله و اندازه گیری فشار و سرعت هوا مشخص شد که در ناحیه وسط لوله که مقطع کاهش یافته سرعت جریان افزایش و فشار هوا کاهش می یابد.

(از این خاصیت در کابراتور ماشینهای بنزینی برای مکش بنزین به داخل ورودی هوا و ترکیب هوا و سوخت استفاده می شود)

معادله برنولی رفتار یک سیال را در حالت جریان یکنواخت توضیح می دهد:

v^2 \over 2}+gy+{P \over \rho}=constant} 

v = fluid velocity along the streamline 

g = acceleration due to gravity on Earth 

y = elevation in the direction of gravity 

P = pressure along the streamline 

rho = fluid density

 

وضعیت جریان روی یک صفحه تخت:

وقتی یک صفحه تخت را درون یک جریان هوا قرار می دهیم جریان هوا در مجاورت صفحه وضعیت متفاوت پیدا میکند

چرا که هوای مماس صفحه به علت لزجت (چسبندگی) بناچار باید بر روی صفحه بماند واین تفاوت سرعت هوای مماس و هوای ازاد باعث ایجاد ناحیه ای میشود که لایه های هوا به ارامی بر روی هم می لغزد سرعت هوا نسبت به صفحه از صفر تا سرعت نسبی هوا و صفحه تغییر می کند به این ناحیه لایه مرزی گفته می شود

با جریان هوا بر بروی صفحه بعد از طی فاصله ای جریان هوای لایه ای به هم می ریزد و جریان مغشوش ایجاد می شود

 

در جلو ی صفحه جریان لایه ای شکل می گیرد . ناحیه بعد ناحیه گذارو سپس ناحیه جریان مغشوش است.

شکل زیر جریان هوا حول یک استوانه دوار را نشان می دهد:

 وقتی یک استوانه در داخل یک جریان هوا به گردش در اید به علت ایجاد اختلاف فشار در دو طرف استوانه یک نیروی ایرودنامیکی روی استوانه و عمود بر جریان ایجاد میشود.

برای ایجاد نیرو برای پرواز هر شکلی مناسب نیست . تجربه های مخترعین و ازمایشات مختلف دانشمندان باعث ایجاد مقاطع با هندسه مشخص شد که ایرفویل نامیده می شود

شکل زیر مقاطع (ایرفویل) مختلفی را نشان می دهد که در پرنده های مختلف استفاده شده است

شکل زیر وضعیت فشار هوا را در اطراف ایرفویل نشان میدهد. این تفاوت فشار هوا باعث ایجاد نیروهای ایرودینامیکی می شود

با تغییر زاویه محور ایرفویل نسبت به جریان هوا وضعیت فشار اطراف ایرفویل عوض می شود و مقدار نیروی ایرو دینامیکی و جهت ان عوض میشود زاویه های مثبت باعث ایجاد نیرو ی مثبت و زوایای منفی باعث نیروی منفی می شود

با تجزیه این نیروها در راستای جریان دو نیرو به دست میاید

به نیروی عمود بر جریان نیروی برا (بالابر یا لیقت) و به نیروی مقاوم خلاف جریان پسا (یا درگ) می گویند

منبع : پر پرواز