Aerodynamik SRP

Abstract
This project examines the aerodynamic forces on an aircraft and how the principles are similar to the forces on the sails of a sailboat. The Bernoulli equation shows which variables produce both lift and drag on a wing, and an example using the world’s largest airliner is demonstrated.
The Bernoulli equation is the main principle in this study of aircraft wings. Therefore, a thorough derivation of the Bernoulli equation is presented further within this report.
An experiment from the School of Engineering, “Navitas” in Aarhus, is introduced, through an analysis of the data, the efficiency of a wing can be calculated. The results are then compared to the official NACA data.
Through the experiment, it can be observed how difficult it is to compare the results from the experiment, with reality, due to the conditions within a wind tunnel. The limitations of the Bernoulli equation are important, and will be discussed later.
By examining various factors such as circulation with the Kutta condition and Reynolds number, a discussion of the fluid dynamics around an airfoil has been implemented.
These theorems can also be applied to a sail. There are significant relationships between aerofoils and sails and a theoretical experiment with sails is conducted.
The fluid dynamics of wings is complex and thus, the approach and theory are simplified.

Opgavebeskrivelse
Introducer og beskriv de fysiske begreber og sammenhænge som har betydning for luftens virkning på et vingeprofil.

Opstil Bernouillis ligning for en strømningslinje og diskuter under hvilke forhold ligningen kan bruges.
Analyser og fortolk resultaterne fra forsøget ”Opdrift og modstand på et vingeprofil” foretaget på Aarhus universitet.

Perspektiver det ovenstående til sejlads og udtænk et forsøg, der kan demonstrere, hvordan vindens retning har betydning for bådens kurs og fart.

Omfang: 15-20 sider eksklusiv forside, indholdsfortegnelse og bilag.

Indledning
Flyvemaskinen er et transportmiddel som flere og flere verden over benytter sig af. I 2016 fløj flyvemaskinen ca. 3,77 milliarder ruter1, og tallet stiger.

Flyvemaskinerne fascinerer mange, og flyvemaskinerne bliver flere og større. I projektet redegøres der for hvilke aerodynamiske kræfter, der virker på en flyvinge.

Teorien om de principper som ligger bag aerodynamik på en flyvinge er blevet anvendt i praksis ved et forsøg på Ingeniørhøjskolen i Aarhus ”Navitas”.

De analyserede og diskuterede data fra forsøget anvendes på lift- og dragkoefficienter. Resultaterne sammenlignes med NACA’s data for et vingeprofil magen til, og hertil redegøres der for forsøgets fejlkilder.

Herunder redegøres der for Reynolds tal, som er en betydelig faktor, når forsøgsdata sammenlignes med de officielle NACA data.

Bernoullis ligning inddrages og udledes hvor et eksempel med verdens største passagerfly medfølger, for at kunne diskutere under hvilke forhold at Bernoullis ligning kan anvendes.

Der diskuteres derfor også for ligningens begrænsninger. Kutta sætningen tages i brug for at supplere Bernoullis ligning med en vigtig faktor som er cirkulation omkring en vinge, og hvilken betydning cirkulation har for en flyvinge.

Principperne fra aerodynamik på en flyvemaskine perspektiveres til aerodynamik i en sejlbåd, hvor der argumenteres for sejlets og flyvingens sammenlignelighed vha. et teoretisk forsøg i en røgtunnel.

Indholdsfortegnelse
Indledning 3
Tyngdekraft 4
Opdrift 5
Modstand 5
Bernoullis ligning 6
Verdens største passagerfly 7
Udledning af Bernoullis ligning 9
Forsøg i vindtunnel ”Opdrift og modstand på et vingeprofil” 11
Reynolds tal 14
Kutta sætningen 15
Lift på et sejl 17
Røg-tunnel 19
Konklusion 20
Litteraturliste 22
Bilag 23

Uddrag
Som det kan ses, er opdriften en del større end tyngdekraften ved at bruge liftformlen (2). Hertil skal det pointeres, at den liftkoefficient som benyttes blev udført ved et andet Reynolds tal end det flyet bliver udsat for.

Betydningen af Reynolds tal behandles senere. Liftkoefficienten er taget fra forsøget i vindtunellen, og det blev udført med en vindhastighed på 36,33 -, hvilket er langt under vindhastigheden på en flyvinge i virkeligheden.

Det er knap en tredjedel af hvad en flyvinge i virkeligheden oplever. For at få mere præcise konklusioner skal man sammenligne forsøg med samme Reynolds tal.

Da Reynolds tal bl.a. afhænger af vindhastigheden og kordelinjen, skal disse faktorer selvfølgelig også være ens, før man kan sammenligne resultaterne.

Dette har ikke kunne ladet sig gøre, da maskinen i vindtunellen havde en begrænsning i antal omdrejninger.
Vindhastigheden kunne ikke blive højere. Forsøgets vingeprofil målte 20 cm i kordelinjen, hvilket også har en betydning.

Der var ikke plads til en f.eks. 40 m lang flyvinge i vindtunellen, fordi vindtunellen var forholdsvis lille. Bernoullis ligning kan derfor bruges under forhold, som svarer til det flyvingen skal udsættes for, for at få mere troværdige resultater.

Man kan desuden kun bruge Bernoullis ligning under stabile flow. Der må altså ikke være nogen ændring i flowets forhold. I dag har man enorme vindtuneller for at teste flyvingernes effektivitet, hvilket kan bestå i flyets vægt og ”drag” for at mindske brændstofforbrug10.

Man kan ikke risikere, at flyvingen slet ikke kan få flyet til at lette og skabe nok opdrift til at hele flyvemaskinen vil blive i luften. Bernoullis ligning er alligevel en god måde at forstå principperne på i aerodynamik.

Sådan får du adgang til hele dokumentet

Byt til nyt Upload en af dine opgaver og få adgang til denne opgave

  • Opgaven kvalitetstjekkes
  • Vent op til 1 time
  • 1 Download
  • Minimum 10 eller 12-tal

Premium 39 DKK pr måned

  • Adgang nu og her
  • 20 Downloads
  • Ingen binding
  • Let at opsige
  • Adgang til rabatter
  • Læs fordelene her
Få adgang her