ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನ
From Wikipedia, the free encyclopedia
ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನವು (ವಾಯುಗತಿವಿಜ್ಞಾನ) ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ವಿಭಾಗವಾಗಿದೆ. ಇದು ವಾಯುವಿನ ಚಲನೆ, ಅದರಲ್ಲೂ ವಿಶಿಷ್ಟವಾಗಿ, ವಾಯುವು ಚಲಿಸುವ ವಸ್ತುವಿನೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸಿದಾಗ ಅದರ ವರ್ತನೆ ಕುರಿತು ಅಧ್ಯಯನ ನಡೆಸುವ ವಿಭಾಗವಾಗಿದೆ. ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನವು ದ್ರವ ಬಲವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಅನಿಲ ಬಲವಿಜ್ಞಾನಗಳ ಉಪವಿಭಾಗವಾಗಿದ್ದು, ಇವೆರಡರ ನಡುವೆ ಬಹಳಷ್ಟು ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳನ್ನು ಹಂಚಿಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ. ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅನಿಲ ಬಲವಿಜ್ಞಾನದೊಂದಿಗೆ ಸಮಾನಪದದಂತೆ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಅನಿಲ ಬಲವಿಜ್ಞಾನವು ಎಲ್ಲ ಅನಿಲಗಳಿಗೂ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ ಎನ್ನುವುದು ಪ್ರಮುಖ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಾಗಿದೆ. ವಸ್ತುವೊಂದರ ಸುತ್ತ ವಾಯುವಿನ ಚಲನೆಯನ್ನು (ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ 'ಹರಿವಿನ ಕ್ಷೇತ್ರ' ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ) ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದರ ಮೂಲಕ, ಆ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲೆ ಪ್ರಭಾವ ಬೀರುತ್ತಿರುವ ಬಲಗಳು ಹಾಗೂ ಆವೇಗಗಳನ್ನು ಗಣಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಹರಿವಿನ ಕ್ಷೇತ್ರಕ್ಕಾಗಿ ಗಣಿಸಲಾದ ಮಾದರಿಯ ಗುಣಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಯದ ಸ್ಥಿತಿ/ಕಾಲದ ಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿವೇಗ, ಒತ್ತಡ, ಸಾಂದ್ರತೆ ಮತ್ತು ಉಷ್ಣಾಂಶಗಳು ಸೇರಿರುತ್ತವೆ. ಹರಿವಿನ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಸುತ್ತಲೂ ನಿಯಂತ್ರಣ ಘನಗಾತ್ರವನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುವ ಮೂಲಕ, ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಸ್ಥಾಯಿತ್ವ, ಆವೇಗ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯ ಸಮೀಕರಣಗಳನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಬಗೆಹರಿಸಲು ಬಳಸಬಹುದು. ಗಣಿತಶಾಸ್ತ್ರೀಯ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ, ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಅಂದಾಜು ಹಾಗೂ ವಾಯು ಸುರಂಗ ಉಪಕರಣದ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಮೂಲಕ ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನದ ಬಳಕೆಯು ವಾಯುವಿಗಿಂತ ಭಾರವಾದ ವಿಮಾನದ ಹಾರಾಟಕ್ಕೆ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಆಧಾರವಾಗಿದೆ.
ವಾಯುಬಲವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಸಮಸ್ಯೆಗಳನ್ನು ಹಲವಾರು ರೀತಿಗಳಲ್ಲಿ ಗುರುತಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಹರಿವಿನ ಪರಿಸರವು ಮೊದಲ ವರ್ಗೀಕರಣ ಮಾನದಂಡವನ್ನು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸುತ್ತದೆ. ಬಾಹ್ಯ ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನವು ವಿವಿಧ ಆಕಾರಗಳ ಘನ ಕಾಯಗಳ ಸುತ್ತಲಿನ ಹರಿವಿನ ಅಧ್ಯಯನವಾಗಿದೆ. ವಿಮಾನವನ್ನು ಉತ್ಥಾಪಕ ಬಲ ಮತ್ತು ಎಳೆತ ಅಥವಾ, ರಾಕೆಟ್ನ ಮುಂತುದಿಯ ಮುಂದೆ ಆಘಾತ ತರಂಗಗಳ ಅಂದಾಜು ಮಾಡುವುದು ಬಾಹ್ಯ ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನದ ಉದಾಹರಣೆಗಳಾಗಿವೆ. ಆಂತರಿಕ ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನವು ಘನಾಕೃತಿಗಳಲ್ಲಿರುವ ಮಾರ್ಗಗಳ ಮೂಲಕ ಹರಿವಿನ ಅಧ್ಯಯನವಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಜೆಟ್ ವಿಮಾನದ ಇಂಜಿನ್ ಅಥವಾ ಹವಾ ನಿಯಂತ್ರಣಾ ಕೊಳವೆಯ ಮೂಲಕ ವಾಯು ಹರಿವಿನ ಅಧ್ಯಯನವೂ ಸಹ ಆಂತರಿಕ ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನವು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ.
ಸಮಸ್ಯೆಯೊಂದರ ವಿಶಿಷ್ಟ ಹರಿವಿನ ವೇಗ ಮತ್ತು ಶಬ್ದದ ವೇಗದ ಅನುಪಾತವು ವಾಯುಬಲವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಸಮಸ್ಯೆಗಳ ಎರಡನೆಯ ವರ್ಗೀಕರಣವನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ. ಸಮಸ್ಯೆಯಲ್ಲಿನ ಎಲ್ಲ ವೇಗಗಳೂ ಶಬ್ದದ ವೇಗಕ್ಕಿಂತಲೂ ಕಡಿಮೆಯಿದ್ದಲ್ಲಿ, ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು 'ಉಪಧ್ವನಿಕ' (ಸಬ್ಸಾನಿಕ್) ಎನ್ನಲಾಗುತ್ತದೆ. ಶಬ್ದದ ವೇಗಗಳಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಾಗಿದ್ದಲ್ಲಿ, ಶಬ್ದ ಸಮಾನ ವೇಗ (ಟ್ರಾನ್ಸಾನಿಕ್) ಎನ್ನಲಾಗುತ್ತದೆ (ಇದರಲ್ಲಿ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಂಬಂಧಿತ ವೇಗವು ಶಬ್ದದ ವೇಗದಷ್ಟೇ ಇರುತ್ತದೆ). ಹರಿವಿನ ವೇಗವು ಶಬ್ದದ ವೇಗಕ್ಕಿಂತಲೂ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದ್ದಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಶಬ್ದಾತೀತ (ಸೂಪರ್ಸಾನಿಕ್) ಎನ್ನಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹರಿವಿನ ವೇಗವು ಶಬ್ದದ ವೇಗಕ್ಕಿಂತಲೂ ಬಹಳ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದ್ದಲ್ಲಿ ಇದನ್ನು ಅತಿಧ್ವನಿಕ (ಹೈಪರ್ಸಾನಿಕ್) ಎನ್ನಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅತಿಧ್ವನಿಕ ಹರಿವಿನ ನಿಖರ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ ಕುರಿತು ವಾಯುಬಲವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಲ್ಲಿ ಭಿನ್ನಾಭಿಪ್ರಾಯಗಳಿವೆ. ಅತಿಧ್ವನಿಕ ಹರಿವಿನ ಶ್ರೇಣಿಗಾಗಿ ಕನಿಷ್ಠ ಮ್ಯಾಕ್ ಸಂಖ್ಯೆಗಳು 3ರಿಂದ 12ರ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಇರುತ್ತದೆ.
ಹರಿವಿನಲ್ಲಿ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆ (ದ್ರವದ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಅಳತೆ) ಪ್ರಭಾವವು ಮೂರನೆಯ ವರ್ಗೀಕರಣದ ಅಗತ್ಯವನ್ನು ಸಾರುತ್ತದೆ. ಕೆಲವು ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ದ್ರವದ ಮೇಲೆ ಕೇವಲ ಸಣ್ಣ ಪ್ರಮಾಣದ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯ ಪ್ರಭಾವಗಳನ್ನು ಎದುರಿಸಬಹುದು. ಈ ವಿಚಾರದಲ್ಲಿ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯನ್ನು ನಗಣ್ಯ ಪ್ರಮಾಣ ಎಂದು ಪರಿಗಣಿಸಬಹುದು. ಈ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಗೆ ಅಂದಾಜುಗಳನ್ನು ಅಂಟಂಟಿಲ್ಲದ ಹರಿವುಗಳು ಎನ್ನಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಲಕ್ಷ್ಯ ಮಾಡಲಾಗದ ಹರಿವುಗಳಿಗೆ ಶ್ಯಾನ ಹರಿವುಗಳು ಎನ್ನಲಾಗುತ್ತದೆ.