Аеродинаміка

Аеродинаміка — це наука, що вивчає рух повітря і взаємодію між повітрям і тілами, які в ньому рухаються. Вона має важливе значення для розробки літальних апаратів, автомобілів та інших транспортних засобів, оскільки дозволяє оптимізувати їх форму для зменшення опору та покращення ефективності.

Аеродинаміка (загальне визначення)

Аеродинаміка — розділ механіки суцільних середовищ, що вивчає рух газів (переважно повітря) і взаємодію потоку з твердими тілами.

Базова класифікація за фізичним режимом потоку

За швидкістю (число Маха)

Дозвукова (M < 0.3) — майже нестисливий потік
Дозвукова (subsonic, M < 1)
Трансзвукова (transonic, M ≈ 0.8–1.2)
Надзвукова (supersonic, M > 1)
Гіперзвукова (hypersonic, M > 5)

За стисливістю

Нестисливі потоки
Слабко стисливі
Сильно стисливі

За режимом течії

Ламінарний потік
Турбулентний потік
Перехідний режим (laminar → turbulent)

За в’язкістю

Ідеальна (нев’язка) аеродинаміка
В’язка аеродинаміка (реальна рідина)

Теоретична аеродинаміка

Основні моделі

Рівняння Ейлера (ідеальна течія)
Рівняння Нав’є–Стокса
Потенціальна течія
Вихрова теорія

Теорія профілю

Теорія тонкого профілю
Теорія несучої лінії (Prandtl lifting-line)
Панельні методи

Аеродинамічна стабільність

Статична стійкість
Динамічна стійкість (флатер, бафтинг)

Прикладна аеродинаміка

Авіаційна аеродинаміка

Крила літаків
Фюзеляж
Оперення (хвостове керування)
Закрилки / передкрилки
Виникнення підйомної сили

Ракетна аеродинаміка

Обтікання корпусу ракети
Аеродинамічний нагрів
Стабілізатори
Відрив ударних хвиль

Автомобільна аеродинаміка

Опір повітря (зменшення drag)
Притискна сила (downforce)
Дифузори, спойлери
Потоки під кузовом

Будівельна аеродинаміка

Вітрові навантаження
Аеродинаміка мостів
Вежі та хмарочоси
Вібростійкість (vortex shedding)

Промислова аеродинаміка

Труби і канали
Вентиляція
Турбомашини (компресори, турбіни)

Спеціалізовані розділи

Гіперзвукова аеродинаміка

Ударні хвилі
Іонізація повітря
Тепловий бар’єр
Розріджені потоки

Реактивні течії

Струмені (jets)
Реактивна тяга
Шум реактивного потоку

Магнітогазодинаміка (МГД)

Іонізований газ (плазма)
Взаємодія з магнітними полями

Квантова / мікроаеродинаміка (умовно)

MEMS-потоки
Розріджені гази (Knudsen flows)

Аеродинамічні сили та характеристики

Основні сили

Підйомна сила (Lift)
Опір (Drag)
Бічна сила (Side force)

Моменти

Тангаж (pitch)
Рискання (yaw)
Крен (roll)

Коефіцієнти

CL — підйомна сила
CD — опір
CM — момент

Аеродинамічні явища

Відрив потоку (flow separation)
Вихори Кармана
Ударні хвилі
Бафтинг
Флатер
Шум турбулентності
Ефект Коанда

Методи дослідження

Експериментальні методи

Аеродинамічна труба (wind tunnel)
Трасування потоків
Піто-статичні вимірювання

Обчислювальні (CFD)

Метод кінцевих об’ємів
Метод кінцевих елементів
DNS / LES / RANS моделі

Аналітичні методи

Спрощені рівняння течії
Лінеаризовані моделі

Межі та суміжні науки

Газова динаміка (загальні газові потоки)
Гідродинаміка (рідини)
Термодинаміка (енергія потоку)
Матеріалознавство (теплозахист)
Акустика (аерошум)

Узагальнена деревоподібна структура