مقاله در مورد آیرودینامیک

این مقاله در مورد آیرودینامیک می باشد که بطور مفصل، این مبحث را مورد بررسی قرار می دهد. این تحقیق به دانشجویان رشته های هوافضا، مکانیک، آی تی، فناوری اطلاعات و … پیشنهاد می گردد.

مقدمه
اقلیم، «آیرودینامیک» (Aerodynamics) را عموما می‌توان به حرکت اجسام مختلف در هوا مرتبط دانست. قوانین حاکم بر آیرودینامیک نشان می‌دهند که چگونه یک هواپیما قادر به پرواز است. تمام اجسامی که در هوا حرکت می‌کنند، تحت تاثیر قوانین حاکم بر آیرودینامیک قرار دارند. این اجسام می‌توانند یک موشک در حال انفجار یا یک بادبادک در حال پرواز و حتی یک ماشین مسابقه باشند. در واقع زمانی که یک جسم متحرک توسط هوا احاطه شده باشد، علم آیرودینامیک در مورد آن به کار می‌رود.

آیرودینامیک دانشی است که به مطالعه اجسام متحرک در هوا و یا هوای متحرک اطراف اجسام می‌پردازد. زمانی که هوا از روی یک جسم با سرعت مشخصی عبور می‌کند، روی آن جسم اثرات مختلفی می‌گذارد. از جمله آن‌ها می‌توان به نیروهای آیرودینامیکی، لایه مرزی و نویز اشاره کرد.

توجه شود که محاسبه پارامترهای مختلف در علم آیرودینامیک را می‌توان از طریق اجرای آزمایش‌های تجربی در تونل‌های باد انجام داد. راه دیگر برای محاسبه پارامترهای آیرودینامیکی این است که معادلات حاکم بر سیال مانند معادله ناویر استوکس در علم دینامیک سیالات محاسباتی، به صورت عددی مورد مطالعه قرار بگیرند.

همانطور که اشاره شد، بسیاری از مفاهیم و معادلات حاکم در مکانیک سیالات، کاربرد بسیار زیادی در آیرودینامیک نیز دارند. از جمله این معادلات و مفاهیم می‌توان به معادلات پیوستگی و بقای جرم، معادلات ناویر-استوکس، مومنتوم خطی، مومنتوم زاویه‌ای، مفهوم توربولانس، تئوری لایه‌مرزی و فرضیات گاز ایده‌آل اشاره کرد.

تاریخچه
بشر از سال‌های دور، مفاهیم و اصول آیرودینامیک را در ابزار و وسایل مختلفی مانند قایق‌های بادی، بادبان‌ها و آسیاب‌های بادی مورد استفاده قرار داده است. اما آغاز مطالعات علمی در زمینه آیرودینامیک به قرن هفدهم میلادی برمی‌گردد. در آن زمان، انسان‌ها در ذهن خود رویای پرواز و ساخت ماشینی سبک‌تر از هوا را در ذهن خود می‌پروراندند و این موضوع امری دور از دسترس و آرزویی محال به نظر می‌رسد.

اولین تلاش‌ها برای مطالعه خواص و ویژگی‌های سیال در مطالعات Aristotle و Archimedes دیده می‌شود. در حالی که در یادداشت‌های آن‌ها اثری از نام علم آیرودینامیک دیده نشده است. از جمله اولین دانشمندانی که در زمینه علم آیرودینامیک فعالیت کردند، می‌توان به «ایزاک نیوتن» (Isaac Newton) اشاره کرد که به مطالعه روی نیروهای مقاوم مانند نیروی «درگ» (Drag) پرداخته است.

دانشمندان دیگری نیز مانند «برنولی» (Bernoulli)، «اولر» (Euler)، «ناویر» (Navier) و «استوکس» (Stokes) در تاریخ حضور دارند که روابط بسیار مهمی را در مکانیک سیالات و علم آیرودینامیک بیان کردند. برای مثال معادله ناویر استوکس در اوایل قرن 18 به دست آمد، این در حالی است که یافتن جواب این معادله هنوز یک مسئله جدی در آیرودینامیک و مکانیک سیالات باقی مانده است.

میل به پرواز، نیروی محرکی بود که باعث پیشرفت بسیار زیادی در علم آیرودینامیک شد. در اوایل دهه 1800، مهندسان و دانشمندان زیادی روی نیروهای موجود در پرواز مطالعه کردند. در همین دوران پارامترهایی مانند درگ، «لیفت» (Lift) و «تراست» (Thrust) متولد شدند و روابط بین آن‌ها نیز مورد مطالعه قرار گرفتند. اولین «تونل باد» (Wind tunnel) در سال 1871 ساخته شد. علاوه بر این، تئوری درگ توسط دانشمندانی مانند «رایلی» (Rayleigh) و «کیرشهف» (Kirchhoff) به وجود آمد.

فهرست مطالب
مقدمه
تاریخچه
پارامترهای آیرودینامیکی
نیروی درگ
نیروی لیفت
گشتاور
گشتاور آیرودینامیکی
مرکز فشار
مرکز فشار و مرکز گرانش
ضریب فشار
کاربرد آیرودینامیک
هوافضا
وسایل نقلیه
ورزش
جریان‌های داخلی
ساختمان‌های شهری
توربین‌های باد
منابع