Bruger:Kim Pirat/sandkasse
From Wikipedia, the free encyclopedia
Et vingeprofil (på amerikansk engelsk airfoil, britisk engelsk aerofoil) er formen på et geometisk tværsnit af et objekt hvis bevægelse igennem en gas er istand til at generere en betydelig opdrift, som for eksempel en vinge, et sejl, bladene på en propel, en helikopters rotor, eller bladene i en turbine.
Et fast legeme der bevæges gennem en gas (eller væske) frembringer en aerodynamisk kraft. Den kraftkomponent der optræder vinkelret på gasstrømmen kaldes opdrift. Den kraftkomponent der optræder parallelt med gasstrømmen kaldes modstand. Et vingeprofil er en strømliniet form der er istand til at producere betydeligt mere opdrift end modstand.[1] Vingeprofiler der er designet til forskellige strømningshastigheder afviger geometrisk fra hinanden: profiler designet til subsonisk flyvning har generelt en vis tykkelse og en afrundet forkant, hvorimod profiler designet til supersonisk flyvning som regel er tynde og har en skarp forkant. Alle profilerne har en skarp bagkant. Et profil med en lignende funktion, men hvor arbejdsmediet er vand, kaldes en hydrofoil.
Vingens løft er primært resultatet af dens angrebsvinkel. Når vinklen orienteres i en passende vinkel, afbøjer den den modkørende luft (for fly med fast fløj, en nedadgående kraft), hvilket resulterer i en kraft på båndet i den modsatte retning af afbøjningen. Denne kraft er kendt som aerodynamisk kraft og kan opløses i to komponenter: løft og træk. De fleste folieformer kræver en positiv angrebsvinkel for at generere løft, men buede valser kan generere løft ved nul angrebsvinkel. Denne "drejning" af luften i nærheden af flyfolien skaber buede strømlinjer, hvilket resulterer i lavere tryk på den ene side og højere tryk på den anden. Denne trykforskel ledsages af en hastighedsforskel via Bernoullis princip, så det resulterende strømningsfelt omkring flyfolien har en højere gennemsnitshastighed på den øvre overflade end på den nedre overflade. I nogle situationer (f.eks. Usynligt potentielt flow) kan løftkraften relateres direkte til den gennemsnitlige forskel på top / bundhastighed uden at beregne trykket ved hjælp af begrebet cirkulation og Kutta-Joukowski-sætningen. [1] [2] [3] [4]
Et vingeprofil er defineret af følgende: forkant, bagkant, korde, krumning og tykkelse. Korden er den linje der går mellem profilets forkant og bagkant. Korden anvendes som referencelinje i flere sammenhænge. Vingeprofiler, der ikke er symmetriske omkring korden, vil have en krumning. Denne krumning illustreres af krumningslinjen, som er midten af vingeprofilet. For symmetriske vingeprofiler vil krumningslinjen og kordelinjen være sammenfaldende.
For at forstå hvordan et vingeprofil kan give opdrift, er det nødvendigt at kende til Bernoullis princip. Bernoullis princip beskriver friktionsfri strømning,hvor der hverken tilføres eller fjernes energi. Bernoullis ligning indeholder 3energiformer: statisk tryk, dynamisk tryk og højdetryk. Da der, som nævnt ovenfor, hverken tilføres eller fjernes energi, må summen af de 3 tryk være konstant. Man siger at det totale tryk er konstant. Ved beregning på strømning omkring et vingeprofil vil bidraget fra højdetrykket være tilpas lille til, at det kan udelades. Det er derfor kun det statiske og det dynamiske tryk der er relevant i denne sammenhæng. Bernoullis ligning til vores behov kommer derfor til at se således ud:
Her er det første led det dynamiske tryk m er luftens densitet [kg/m3] og f er luftens hastighed [m/s]. Andet led er luftens statiske tryk [Pa]. Bemærk, at det dynamiske tryk stiger med hastigheden i anden potens
The lift on an airfoil is primarily the result of its angle of attack. When oriented at a suitable angle, the airfoil deflects the oncoming air (for fixed-wing aircraft, a downward force), resulting in a force on the airfoil in the direction opposite to the deflection. This force is known as aerodynamic force and can be resolved into two components: lift and drag. Most foil shapes require a positive angle of attack to generate lift, but cambered airfoils can generate lift at zero angle of attack. This "turning" of the air in the vicinity of the airfoil creates curved streamlines, resulting in lower pressure on one side and higher pressure on the other. This pressure difference is accompanied by a velocity difference, via Bernoulli's principle, so the resulting flowfield about the airfoil has a higher average velocity on the upper surface than on the lower surface. In some situations (e.g. inviscid potential flow) the lift force can be related directly to the average top/bottom velocity difference without computing the pressure by using the concept of circulation and the Kutta–Joukowski theorem.[lower-alpha 1][2][3][lower-alpha 2]