Аэродинамика


Аэродинамика (от др.-греч. ἀηρ — воздух и δύναμις — сила) — раздел механики сплошных сред, в котором целью исследований является изучение закономерностей движения воздушных потоков и их взаимодействия с препятствиями и движущимися телами. Более общим разделом механики является газовая динамика, в которой изучаются потоки различных газов. Традиционно к газовой динамике относят по сути задачи аэродинамики при движении тел со скоростями, близкие или превышающие скорость звука в воздухе. При этом важно учитывать сжимаемость воздуха.

Исследования в аэродинамике связанные с определением таких характеристик потоков как скорость частиц среды, плотности, давления, температуры как функции пространства и времени. После их определения в каждой конкретной ситуации становится возможным вычисление сил и моментов сил, действующих на тело в потоке. Как научная дисциплина аэродинамика пользуется базой для решения широкого круга прикладных задач. Перечень практических проблем, при решении которых возникают и решаются конкретные задачи аэродинамики, достаточно длинный и включает не только проблемы авиации, но и проблемы ракетостроения, наземного и морского транспорта, метеорологии, экологии, сельского хозяйства, градостроительства и другие. Для получения ответа на вопрос в аэродинамике используются экспериментальные и теоретические методы. Особое значение в современных условиях приобретают методы компьютерной аэродинамики. Среди многих вопросов, на которые современная аэродинамика даёт содержательные ответы, познавательные и наиболее интересные, по выражению выдающегося учёного Т. Кармана[1] это вопросы «Почему мы можем летать»? и «Как мы можем летать»? Существует много вопросов, на которые современная аэродинамика пытается ответить и при обсуждении этих вопросов формируется ряд важных проблем современного естествознания. Сейчас считается, что аэродинамика в своём развитии вступила в компьютерную эпоху. У исследователей появились достаточно мощные средства для получения количественных оценок характеристик течений в рамках выбранной математической модели. Однако огромный объём информации, который приобретается методами компьютерной динамики жидкостей и газов, для своего анализа и понимания требует от исследователя глубокого понимания физики процессов, глубинных причинно-следственных связей. Именно это обстоятельство сделало возможным появление достаточно детальных исследований содержания понятий, которые, казалось, является давно устоявшимся. Интересные новые результаты по анализу основ аэродинамики представлен в[2].

В обществе существует большой интерес, как к определённым фундаментальных проблем аэродинамики, так и широкому кругу примеров практического применения знаний в области аэродинамики. Большой набор предметных вопросов с ответами в стиле популяризации науки представлены на сайте Национального космического агентства США[3].


Модель парашюта, предложенного Леонардо да Винчи.
Схематическое изображение интегральных характеристик сил, действующих на элемент крыла
Характеристики международной стандартной атмосферы.
Формирование безотрывного и отрывного течения вокруг профиля крыла
Аэродинамическая труба Американского космического агентства, которая позволяет проводить исследования полномасштабных моделей летательных аппаратов.
Типичная сетка для численного интегрирования уравнений аэродинамики. Для иллюстрации использовано профиль Жуковского.
Равнокрылые стрекозы являются самыми быстрыми летающими насекомыми