Detail předmětu

Aerodynamika II

FSI-OA2Ak. rok: 2019/2020

Vliv stlačitelnosti vzduchu - Zákony mechaniky tekutin pro stlačitelnou tekutinu (stavová rovnice, rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, Eulerovy a Navier-Stokesovy rovnice), vliv stlačitelnosti vzduchu na aerodynamické vlastnosti profilů, vliv stlačitelnosti na charakteristiky křídla, vliv stlačitelnosti na charakteristiky letounu. Specifika transsonického a supersonického letu a jejich řešení. Výpočetní metody v aplikované aerodynamice - panelové metody – 2D a 3D metoda okrajových prvků, teoretický popis, aplikace, CFD metody – MKD, MKO v 1D, 2D a 3D, teoretický popis, přehled aplikací, komerční software, praktické cvičení. Aerodynamická optimalizace letounu - nástroje, optimalizační metody, multidisciplinární optimalizace.

Jazyk výuky

čeština

Počet kreditů

5

Garant předmětu

Ing. Robert Popela, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Letecký ústav (LÚ)

Výsledky učení předmětu

Absolventi kurzu se naučí řešit stlačitelné podzvukové a nadzvukové obtékání profilů a křídel, dále proudění v kanálech, dýzách a potrubí.

Prerekvizity

Základní znalosti z matematiky, derivování, integrování, obyčejné diferenciální rovnice a parciální diferenciální rovnice. Základní znalosti z fyziky a mechaniky, statika a dynamika. Základní znalosti z termomechaniky, 1. a 2. zákon termomechaniky. Základy proudění, rovnice kontinuity a Bernoulliho rovnice. Zkouška z předmětu Aerodynamika I.

Plánované vzdělávací činnosti a výukové metody

Předmět je vyučován formou přednášek, které mají charakter výkladu základních principů a teorie dané disciplíny. Cvičení je zaměřeno na praktické zvládnutí látky probrané na přednáškách. Výuka je doplněna laboratorním cvičením.

Způsob a kritéria hodnocení

Účast na cvičeních je povinná. Účast na přednáškách není povinná. Získání zápočtu je podmíněno:- účasti v povinné části výuky, nejméně 10 ze 13, - správným vypracováním a odevzdáním domácích prací, - správným vypracováním a odevzdáním zprávy o laboratorním měření,
- dopočítáním příkladů ze cvičení doma, pokud je ve cvičení nestihl dořešit. Zkouška je písemná a ústní. V písemné části zkoušky student řeší 2 příklady po dobu 60 minut. V ústní části zkoušky odpovídá na 2 otázky, které si vytáhl. Výsledná známka je průměr známek z písemné a ústní části zkoušky s tím, že pokud v písemné nebo ústní části v jedné z otázek nevyhověl, je celkový výsledek zkoušky nevyhovující.

Učební cíle

Cílem kurzu je prohloubit a rozšířit znalosti získané v kurzu Aerodynamika I o případy proudění v podzvukové, transonické a nadzvukové oblasti vnějšího proudění, včetně proudění v kanálech a potrubí. Dále získá základní znalosti o numerických metodách a CFD.

Vymezení kontrolované výuky a způsob jejího provádění a formy nahrazování zameškané výuky

Je-li účast ve cvičení a laboratorním cvičení nižší než 10 ze 13 student týdnů výuky student prokáže, že vypracoval všechny příklady ze cvičení kdy chyběl. Je-li účast ve cvičení nížší než 50 % student individuálně nahrazuje zameškaná cvičení.

Základní literatura

Bertin J. John, Aerodynamics for Engineers, Prentice Hall, 2002
Prof. Václav Brož: Aerodynamika VR, , 0

Doporučená literatura

Bertin J. John, Aerodynamics for Engineers, Prentice Hall, 2002
J. D. Anderson, jr.: Fundamentals of Aerodynamics, , 0

Zařazení předmětu ve studijních plánech

  • Program M2I-P magisterský navazující

    obor M-STL , 1 ročník, letní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

26 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Robert Popela, Ph.D.

Osnova

1. Vliv stlačitelnosti vzduchu
1.1 Zákony mechaniky tekutin pro stlačitelnou tekutinu
1.2 Vliv stlačitelnosti vzduchu na aerodynamické vlastnosti profilů
1.3 Vliv stlačitelnosti na charakteristiky křídla
1.4 Vliv stlačitelnosti na charakteristiky letounu
1.5 Specifika transsonického a supersonického letu – vybrané kapitoly
2. Výpočetní metody v aplikované aerodynamice
2.1 panelové metody – 2D a 3D BEM, teoretický popis, aplikace
2.2 CFD metody – MKD, MKO v 1D, 2D a 3D, teoretický popis, přehled aplikací, komerční software, praktické cvičení
3. Aerodynamická optimalizace letounu
3.1 nástroje, optimalizační metody
3.2 multidisciplinární optimalizace

Cvičení

11 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Robert Popela, Ph.D.

Osnova

Přepočet aerodynamických charakteristik profilů v podzvukové oblasti.
Využití hodografické transformace.
Porovnání základních metod přepočtu.
Nadzvukové hrany expanzní a kompresní linearizovaně.
Odrazy nadzvukových charakteristik od pevné stěny a volného rozhraní.
Interakce expanzních a kompresních charakteristik.
Spojitá nadzvuková expanze na velké hraně.
Rázové vlny na kompresní hraně.
Odrazy a interakce spojité expanze a rázových vln.
Obtékání profilu křídla metodami CFD, XFOIL.
Obtékání letounu metodami CFD, příprava dat, FLUENT.
Vyhodnocení získaných výsledků, přesnost.

Laboratorní cvičení

2 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Robert Popela, Ph.D.

Osnova

Měření výtoku z nadzvukové Lavalovy dýzy.