Samendrukbare stroming in aerodynamica omvat acht soorten, elk belangrijk voor het begrijpen en modelleren van luchtstromingen bij verschillende snelheden en omstandigheden.
8 Soorten Samendrukbare Stroming in Aerodynamica
In de wereld van de aerodynamica speelt samendrukbare stroming een cruciale rol, vooral bij hoge snelheden. Samendrukbare stroming verwijst naar de veranderende dichtheid van een gas als reactie op drukveranderingen. Dit fenomeen wordt vooral belangrijk wanneer vliegtuigen of andere objecten zich bewegen met snelheden die een aanzienlijke fractie van de geluidssnelheid benaderen of overschrijden. Hieronder bespreken we acht soorten samendrukbare stroming binnen de aerodynamica.
1. Subsonische Stroming (M < 1)
Subsonische stroming treedt op wanneer de snelheid van de stroming lager is dan de geluidssnelheid (Machgetal M < 1). In dit regime zijn de samendrukbare effecten meestal te verwaarlozen, en de dichtheid van het gas blijft vrijwel constant.
2. Transsonische Stroming (M ≈ 1)
Transsonische stroming wordt gekarakteriseerd door snelheden die in de buurt van de geluidssnelheid liggen (M ≈ 1). Dit is een complexe stroming omdat er zowel subsonische als supersonische gebieden kunnen voorkomen binnen dezelfde flow, wat schokgolven en expansiegolven veroorzaakt.
3. Supersonische Stroming (1 < M < 5)
Bij supersonische stroming beweegt de snelheid van de stroming sneller dan de geluidssnelheid (1 < M < 5). Hier worden compressie- en schokgolven prominent. De dichtheid van het gas verandert aanzienlijk over schokgolven, wat grotendeels bijdraagt aan de aerodynamische krachten en momenten.
4. Hypersonische Stroming (M > 5)
Hypersonische stroming vindt plaats bij snelheden die vijf keer de snelheid van geluid overschrijden (M > 5). Deze stromingen gaan gepaard met zeer sterke schokgolven en thermische effecten, zoals het dissociëren en ioniseren van luchtmoleculen.
5. Inwendige Stroming
Inwendige stroming betreft stroming door kanalen, pijpen of luchtinlaten waar de grenzen de stroming sterk beïnvloeden. Voorbeelden zijn stromingen in straalmotoren en raketmotoren, waar samendrukbaarheid een significante rol speelt in het bepalen van de prestaties.
6. Uitwendige Stroming
Uitwendige stroming omvat de beweging van lucht over externe oppervlakken zoals vleugels, romp en voertuigen. In dit geval worden de eigenschappen van de stroming sterk beïnvloed door de vorm en snelheid van het object.
7. Stationaire Stroming
Bij stationaire stroming blijven de eigenschappen van de stroming op elk punt constant in de tijd. Dit betekent dat snelheid, druk en dichtheid niet variëren met de tijd, hoewel ze wel ruimtelijk kunnen variëren.
8. Niet-stationaire Stroming
Niet-stationaire stromingen zijn dynamisch en de eigenschappen van de stroming veranderen met de tijd. Voorbeelden hiervan zijn de start- en landingsfasen van vliegtuigen, waar de snelheid van de luchtstroming en de bijbehorende druk- en dichtheidsveranderingen niet constant zijn.
Deze acht categorieën helpen ingenieurs en wetenschappers om stromingen beter te begrijpen en te modelleren, zodat ze effectievere en efficiëntere lucht- en ruimtevaartvoertuigen kunnen ontwikkelen.