Detail předmětu

Aerodynamics I

FSI-OA1-AAk. rok: 2022/2023

Obecné základy aerodynamiky - Atmosféra a její vlastnosti, vlastnosti tekutin, základní zákony mechaniky tekutin (stručné opakování) - kinematika tekutin, dynamika tekutin, viskózní efekty (stavová rovnice, rovnice kontinuity, Bernoulliho rovnice, Eulerovy a Navier-Stokesovy rovnice). Profil a jeho aerodynamické charakteristiky - Vznik aerodynamických sil – fyzikální princip, aerodynamické síly působící na těleso v proudu vzduchu a jejich matematický popis, součinitelé sil a momentů, podobnostní čísla, - teorém, letecký profil. Křídlo a jeho aerodynamické charakteristiky - Profil křídla, vývoj profilů a jejich klasifikace, požadavky na profil křídla, jeho aerodynamické vlastnosti, pevnostně konstrukční, provozní a výrobní požadavky. Vztlaková mechanizace. Křídlo konečného rozpětí - Rozložení vztlaku po rozpětí křídla, indukovaný odpor, vztlak, odpor a moment křídla konečného rozpětí. Aerodynamické charakteristiky letounu - Stabilita a působící síly, vliv trupu a na rozložení vztlaku, vztlaková, odporová, momentová čára a polára letounu, pohonná skupina a její vliv na aerodynamické charakteristiky letounu, aerodynamický výpočet letounu.

Jazyk výuky

angličtina

Počet kreditů

6

Garant předmětu

Ing. Robert Popela, Ph.D.

Zajišťuje ústav

Letecký ústav (LÚ)

Nabízen zahraničním studentům

Všech fakult

Výsledky učení předmětu

Absolventi kurzu získají znalosti a dovednosti z oboru průmyslové aerodynamiky se zaměřením na řešení problémů aerodynamiky letounu. Absolventi kurzu jsou dále schopni řešit problémy spojené s obtékáním těles-vnější aerodynamika a problémy proudění uvnitř strojů-vnitřní aerodynamika.

Prerekvizity

Znalosti z matematiky (derivování, integrování, diferenciální rovnice). Základní znalosti z fyziky ,statiky a dynamiky. Znalosti termomechaniky a hydromechaniky (proudění)

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 ve cvičeních a laboratorních cvičeních je povinná. Účast na přednáškách není povinná. Student získá zápočet z předmětu když do konce zkouškového období za zimní semestr splní :- má větší účast ve cvičeních než 11 ze 14,
- správně vypracuje a odevzdá domácí práce zadané během semestru, - správně vypracuje a odevzdá zprávy o laboratorním měření, - dopočítá doma všechny příklady, které ve cvičení nedořešil. Zkouška z předmětu je písemná a ústní. V písemné části zkoušky student řeší 2 příklady po dobu 60 minut. V ústní části zkoušky student 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 naučit studenty využívat základní zákony proudění nestlačitelné a stlačitelné tekutiny při řešení běžných technických problémů obtékání jednoduchých těles, zejména se zaměřením na obtékání křídel letounů a celých letounů.

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

Je-li účast ve cvičení nižší než 11 ze 14 student doloží, že vyřešil všechny příklady ze cvičení kdy chyběl. Je-li účast ve cvičeních nižší než 50 % student výuku individuálně nahrazuje.

Základní literatura

Bertin J. John, Aerodynamics for Engineers, Prentice Hall, 2002
Houghton E. L., Carpenter P. W., Aerodynamics for Engineering Students

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 N-AST-A magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, povinný
  • Program N-ENG-Z magisterský navazující 1 ročník, zimní semestr, volitelný

  • Program N-LKT-P magisterský navazující

    specializace STL , 1 ročník, zimní semestr, povinný
    specializace TLT , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program M2E-A magisterský navazující

    obor M-IND , 1 ročník, zimní semestr, povinný

  • Program CŽV celoživotní vzdělávání v akr. stud. programu

    obor CZV , 1 ročník, zimní semestr, povinný

Typ (způsob) výuky

 

Přednáška

52 hod., nepovinná

Vyučující / Lektor

Ing. Jakub Černoch
Ing. Robert Popela, Ph.D.

Osnova

1. Obecná aerodynamika
1.1 Atmosféra a její vlastnosti
1.2 Vlastnosti tekutin
1.3 Základní zákony mechaniky tekutin (stručné opakování)
- kinematika tekutin
- dynamika tekutin
- viskózní efekty
2. Profil a jeho aerodynamické charakteristiky
2.1 Vznik aerodynamických sil – fyzikální princip
2.2 Aerodynamické síly působící na těleso v proudu vzduchu a jejich matematický popis
2.3 Letecký profil – geometrické charakteristiky
3. Křídlo a jeho aerodynamické charakteristiky
3.1 Profil křídla
3.2 Vývoj profilů a jejich klasifikace
3.3 Požadavky na profil křídla
3.3.1 Aerodynamické vlastnosti
3.3.2 Provozní a výrobní charakteristiky
3.3.3 Pevnostně konstrukční charakteristiky
3.4 Křídlo konečného rozpětí
3.4.1 Rozložení vztlaku po rozpětí křídla
3.4.2 Indukovaný odpor
3.4.3 Vztlak, odpor a moment křídla konečného rozpětí
4. Aerodynamické charakteristiky letounu
4.1 Stabilita a působící síly
4.2 Vliv trupu a na rozložení vztlaku
4.3 Vztlaková, odporová, momentová čára a polára letounu
4.4 Pohonná skupina a její vliv na aerodynamické charakteristiky letounu
4.4 Aerodynamický výpočet letounu

Laboratorní cvičení

2 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Ondřej Novák
Ing. Jakub Černoch
Ing. Robert Grim

Osnova

1. Měření rozložení tlaku po povrchu profilu v aerodynamickém tunelu
2. Součinitel vztlaku z rozložení součinitele tlaku po profilu

Cvičení

11 hod., povinná

Vyučující / Lektor

Ing. Robert Popela, Ph.D.

Osnova

1. Aerodynamické koef., přepočet výsledků měření z modelu na dílo
2. Mezinárodní standardní atmosféra
3. Nestlačitelné proudění podél proudnice, měření rychlosti proudu
4. Stlač.1D proudění. Raketový motor, proudění plynu v dýzach
5. Žukovského transformace a profily
6. Rozložení rychlosti a tlaku v potenciálním víru
7. Přibližné metody řešení obtékání po profilu
8. Výpočet základních tlouštěk mezních vrstev na rovné desce
9. Přepočet souč. tlaku v podzvukové oblasti metodou Prandtla-Glauerta
10. Křídlo konečného rozpětí, složky rozložení vztlaku, vliv kroucení křídla
11. Panelové metody při řešení profilu a křídla