Süpersonik Aerodinamiğe Giriş Roelof Vos

Bu serinin amacı, akışkanlar mekaniğinin temel bir rol oynadığı konulara odaklanmaktır. Havacılık, hidrolik, ısı ve kütle transferinin daha geleneksel uygulamalarının yanı sıra, türbülans, süspansiyonlar ve çok fazlı sıvılar, süper ve hipersonik akışlar gibi şu anda hızlı gelişme halinde olan konuları sayısal modelleme teknikleri kullanarak ele alan kitapları yayınlamaktır. Bilimsel olarak yoğun ilgi görecek olanların, disiplinler arası konular olduğu ve onları teknolojik ilerlemenin ön saflarına taşıdığı yaygın bir görüştür. Akışkanlar, madde ve özelliklerini taşıma ve kuvvet iletme yeteneğine sahiptir, bu nedenle akışkanlar mekaniği, diğer bilim ve mühendislik disiplinleri ile çapraz beslemeye özellikle açık bir konudur. Akışkanlar mekaniği konusu, kimya, metalürji, biyolojik ve ekolojik mühendislik gibi alanlarla oldukça alakalı olacaktır. Bu seri, özellikle bu tür yeni multidisipliner alanlara açıktır. Orta seviye sunum düzeyi, birinci sınıf yüksek lisans öğrencisi içindir. Bazı metinler, bir alanın mevcut durumunu tanımlayan monograflardır (tek bir konuyu inceleyen yazı); diğerleri son sınıf öğrencileri için uygun olup, esas vurgu olarak konuların açık ve net bir şekilde anlatılmış olmasıdır. Bu seri hakkında daha fazla bilgi için //www.springer.com/series/5980

İÇİNDEKİLER

1 Giriş ve Tarihsel Perspektif

1.1 Ses Altından Süpersonik Uçuşa

1.2 Transonik Akış Alanının Tanımı

1.3 Transonik Rüzgâr Tüneli Deneyleri

1.4 Kanatlar ve Gövdenin Transonik Aerodinamiği

1.5 Transonik Akış Hesaplamaları

1.6 Mevcut Ders Kitabının Özeti

Kaynaklar

2 Temel Denklemlerin Gözden Geçirilmesi

2.1 Giriş

2.2 Kısmi Diferansiyel Denklemlerin Gözden Geçirilmesi

2.2.1 D’Alembert prensibi ile Tek Boyutlu Dalga Denklemi ve Çözümü

2.2.2 Tek Boyutlu Isı Denklemi ve Fourier Serilerine Göre Çözümü

2.2.3 PDE’lerin Koruma Formu

2.2.4 Kısmi Diferansiyel Denklemlerin Sınıflandırılması

2.3 Vektör Cebirinin Gözden Geçirilmesi

2.3.1 Vektörler, Vektör Alanları ve Skaler Alanlar

2.3.2 Skaler Alanın Gradyanı

2.3.3 Bir Vektör Alanının Diverjansı

2.3.4 Bir Vektör Alanının Dönmesi

2.3.5 Hacim, Yüzey, ve Çizgi İntegralleri

2.4 Termodinamiğin Gözden Geçirilmesi

2.4.1 Mükemmel Gaz İlişkileri

2.4.2 Termodinamiğin Birinci Yasası

2.4.3 Termodinamiğin İkinci Yasası

2.4.4 İzantropik İlişkiler

2.5 Akışkan Hareketi Denklemleri

2.5.1 Kütlenin Korunması

2.5.2 Doğrusal Momentumun Korunumu

2.5.3 Enerjinin Korunumu

2.5.4 Navier-Stokes Denklemlerinin Koruma Formu

2.6 Reynolds Ortalamalı Navier-Stokes Denklemleri

2.6.1 Sıkıştırılamaz Reynolds Ortalamalı Hareket Denklemleri

2.6.2 Sıkıştırılabilir Reynolds Ortalamalı Hareket Denklemleri

2.6.3 Türbülans Modellemesi: k-Epsilon Modeli

2.7 Sürtünmesiz Akışlar için Hareket Denklemleri

2.7.1 Euler Denklemleri

2.7.2 Potansiyel Akış Denklemi.

2.8 Özet

Kaynaklar

3 Transonik Benzerlik Kanunları

3.1 Giriş

3.2 Doğrusallaştırılmış Sıkıştırılabilirlik Düzeltmeleri

3.2.1 2 Boyutlu Ses Altı Akışı

3.2.2 Diğer Ses Altı Sıkıştırılabilirlik Düzeltmeleri

3.2.3 2 Boyutlu Süpersonik Akış

3.2.4 Süperpozisyon Prensibi

3.2.5 Sesaltı ve Süpersonik Akışta İnce Devrim

Cisimleri - Doğrusal Teori

3.3 Transonik Küçük Uyartım/Tetikleme Teorisi

3.4 Transonik Benzerlik Parametreleri

3.4.1 Diğer Transonik Benzerlik Parametreleri

3.5 3-B Düzlemsel ve Eksenel Simetrik İnce Gövdeler

3.6 Hodograf Dönüşümü

3.7 Ampirik Kurallar

3.8 Ayrılmış Şokların Yaklaşık Konumu

3.9 Özet

Kaynaklar

4 Şok Genişleme Teorisi

4.1 Giriş

4.2 Kaldırma ve Dalga Direnç

4.3 Çift Dışbükey Kanat Profili

4.4 Eksenel Simetrik ve İnce Gövdeler

4.5 Örnekler ve Uygulamalar

İçindekiler xiii

4.5.1 Bir (Eksen Simetrik) Ogive Burunun Şekli ve Geometrik Parametreleri.188

4.5.2 Transonik Hızlara Genişletme

4.6 Özet

Kaynaklar

5 Karakteristik Yöntem

5.1 Giriş

5.2 2-B Döngüsel Olmayan Akışlar

5.3 2 Boyutlu Süpersonik Minimum Uzunluktaki Bir Nozulun

(MLN) Tasarımı

5.4 Dalga-Alan Yöntemi ile Kafes-Nokta Yaklaşımı

5.5 Eksenel Simetrik Olmayan Akışlar

5.6 Örnekler ve Uygulamalar

5.6.1 Süpersonik Nozul Tasarımı

5.6.2 Saptırıcı Jet

5.6.3 Düzgün Olmayan Giriş Durumu: Örnek Kaynak Akışı

5.6.4 Akış Çizgileri ve Kanallar

5.6.5 Eğimli Şoklar

5.7 Özet

Kaynaklar

6 Kaldırmayan Cisimlerin Aerodinamiği

6.1 Giriş

6.2 Kaldırma Yapmayan Gövdeler Üzerindeki Basınç Dağılımı

6.2.1 Ses altı düşük veya sıfır viskositeli akış

6.2.2 Alt Kritik Sıkıştırılabilirliğin Etkisi

6.3 Dalga direnci

6.3.1 Momentum Teorisi Kullanılarak Basınç Direncinin Hesaplanması

6.3.2 İnce Eksenli Simetrik Bir Cismin Süpersonik Dalga Direnci

6.3.3 İnce Bir Gövdesinin Optimum Şekli

6.3.4 Transonik Alan Kararı Örnekleri

6.4 Sınır Tabaka Akışının Temelleri

6.4.1 Laminer Sınır Katmanı

6.4.2 Türbülanslı Sınır Katmanı

6.4.3 Transonik Akışta Şok Dalgası Sınır Tabakası Etkileşimi

6.5 Sınır Katman Hesaplamaları

6.5.1 Sürekli Sıkıştırılamaz Akış için Sınır Katman Denklemleri

6.5.2 Laminer Sınır Katmanı

6.5.3 Türbülanslı Sınır Tabakası

6.5.4 Sınır Katmanı Geçişi

6.6 Girişim direnci

6.6.1 Ses Altı Koşullarda Parazit direnci

6.6.2 Transonik Koşullarda Girişim direnci

6.7 Özet

Kaynaklar

7 Kanatlı Aerodinamik

7.1 Giriş

7.2 Kanat Profilleri Hakkında Basınç Dağılımı

7.3 Laminer-Akış Kanat Profilleri

7.4 Süper Kritik Kanat Profilleri

7.4.1 Darbesiz Süper Kritik Kanat Profili

7.4.2 Şoklu Süper Kritik Kanat Profilleri

7.4.3 Sonik Kanat uç Profilleri

7.4.4 Firar kenar Geometrisinin Etkisi

7.5 Düşük Hızda Stol

7.5.1 Düşük Hızlı Stol Yeterliliği

7.5.2 Reynolds’un Maksimum Kaldırma Katsayısı Üzerindeki Etkisi

7.5.3 Maksimum Kaldırma Katsayısı Üzerindeki Mach Etkisi

7.5.4 Yüksek Kaldırma Cihazları

7.6 Yüksek Hızlı Stol

7.6.1 Şok Ayakta Akış Ayrımı

7.6.2 Transonik sarsıntı

7.7 Özet

Kaynaklar

8 Süpürülmüş Kanatların Aerodinamiği

8.1 Giriş

8.2 Kanat Süpürmenin Avantajları

8.2.1 Kanat Süpürme Teorisi

8.2.2 Direnç Sapmasının Mach Sayısı Üzerindeki Etki

8.2.3 Dalga direnç Katsayısı Üzerindeki Etki

8.3 Süpürülen Kanatlar Üzerindeki Sürtünmesiz Akış

8.3.1 Sonsuz Süpürülmüş Kanatlar Üzerindeki Akış

8.3.2 Sonlu Süpürülmüş Kanatlar Üzerindeki Akış

8.4 Süpürülen Kanatlar Üzerindeki Viskoz Akış

8.4.1 Süpürülmüş Kanatlar Üzerindeki Üç Boyutlu Sınır Tabakası

8.4.2 Geçiş

8.4.3 Ayırma

8.5 Süpürülmüş Kanatların Aeroelastisitesi

8.5.1 Statik Deformasyon

8.5.2 Azaltılmış Kontrol Yüzeyi Etkinliği

8.5.3 Yapısal Farklılık

8.5.4 Yüksek Ses Altı Mach Sayılarında titreme

8.5.5 Aeroelastik Olayların Tahmini ve Tespiti

8.6 Özet

Kaynaklar

Ek A: İzantropik Akış Tablosu

Ek B: Normal Şok Tablosu

Ek C: Prandtl-Meyer İşlevi

Seçilmiş Sorunlara Kısmi Cevaplar

Sözlük