aerodynamics

2. Fis.

Higitzen ari den gorputz baten eta inguratzen duen airearen arteko erlazioa aztertzen duen zientzia.

1. Fis.
Gasen higidura aztertzen duen mekanikaren atala.

Aerodinamika Edit

Egilea: Jose Ramon Etxebarria

AERODINAMIKA

Aerodinamika fluidoen mekanikaren adar bat da, fluido baten barnean higitzen ari den solidoak jasaten dituen indarrak aztertzen dituena. Oro har, inguruneko fluidoa gas bat izango da (airea, gehienetan), baina antzeko kontsiderazioak egin daitezke likidoen barnean higitzen ari den solidoaren kasuan ere.

Aerodinamikan kalkulu zehatzak egitea oso zaila da, zeren fluidoaren zenbait propietate (hala nola abiadura, presioa, dentsitatea, tenperatura) ezagutu behar baitira posizioaren eta denboraren funtzioan, aldi berean. Gainera, kontuan hartu beharreko fenomenoak oso konplexuak dira. Horregatik, gehienetan modelizatu egiten dira fluidoa eta fluidoaren barnean higitzen ari diren gorputzak, eta, fluxu errealaren eta ereduari dagokion fluxuaren arteko antzekotasunak kontuan edukirik, fluidoaren barneko gorputzek jasaten dituzten indarrak eta momentuak kalkula daitezke, hurbiltasun nahiko onez. Horretarako, saio esperimentalak egiten dira modeloekin baldintza berezietan (esate baterako, haize-tunelean), eta horrela lorturiko emaitzak estrapolatu egin daitezke, praktika errealean azalduko diren magnitudeen balioak kalkulatu ahal izateko; era horretan, balio hurbilduak lortzen dira, noski. Horrez gain, gaur egun, ordenagailuak erabiliz, zenbakizko kalkuluak ere erabil daitezke, emaitza zehatzagoak lortzeko.

Fluido baten barnean higitzen ari den gorputzak jasaten dituen indarrak kalkulatzeko, bereziki definituriko koefiziente aerodinamikoak erabiltzen dira. Koefiziente horiek magnitude adimentsionalak dira, eta esperimentuetan erabilitako modeloak eta benetako objektuak elkarrekin erlazionatzeko balio dute. Batetik, fluidoei dagozkien zenbaki adimentsionalak eduki behar dira kontuan, hala nola Reynolds zenbakia, saio modelizatuko fluidoaren erregimena eta fluido errealarena konparagarriak izan daitezen. Bestetik, berariaz definituriko koefiziente batzuek fluido barruko gorputzek jasaten dituzten indarrak eta gorputzen abiadurak erlazionatzen dituzte. Beren definizioan, koefiziente horiek inplizituki hartzen dituzte fluidoaren propietateak —biskositatea, kasurako—, eta, halaber, indar baten erreferentzia ematen dute. Indar hori fluidoaren dentsitatearekin ( ρ ), abiaduraren karratuarekin ( V 2 ) eta gorputzak higidurarekiko duen zeharkako azalerarekin ( S t ) erlazionatzen dute, eta guztira zenbaki adimentsional bat eratzen dute, hots, M 0 L 0 T 0 egituraduna, masa, luzera eta denborarik gabea. Hemen bi koefiziente aipatuko ditugu soilik, bestelakoen adibide modura:

  • Euste-koefizientea ( C L ): fluidoaren barruan higitzen ari den gorputzari gorantz egiten zaion euste-indarra ( F L ) kalkulatzeko balio du, eta honelaxe definitzen da:

C L = F L 1 2 ρV 2 S t .

  • Erresistentzia aerodinamikoaren koefizientea: abiaduraren aurkako norabidean gorputzak jasaten duen erresistentzia-indarra ( F D ) kalkulatzeko balio du:

C D = F D 1 2 ρV 2 S t .

Aerodinamikak aplikazio praktiko asko ditu, bereziki aeronautikaren arloan (hegazkinen diseinuan) eta automobilgintzan ere bai (autoen diseinuan). Izan ere, funtsezkoa da hegazkinen hegoen diseinua euste-indar egokia lortzeko, eta, halaber, oso garrantzitsua da autoaren forma, horrela moteldu egin baitaiteke higiduran izango duen erresistentzia eta, horrekin batera, baita erregai-kontsumoa ere.