Aerodynamik. Swedish Paragliding Event november Ori Levin. Monarca Cup, Mexico, foto Ori Levin

Relevanta dokument
Aerodynamik - översikt

Grundläggande aerodynamik, del 5

Teori för vinschbehörighet

Vingprofiler. Ulf Ringertz. Grundläggande begrepp Definition och geometri Viktiga egenskaper Numeriska metoder Vindtunnelprov Framtid

Grundläggande aerodynamik, del 4

Grundläggande aerodynamik

3. Aerodynamik. 11:e uppl

GRUNDLÄGGANDE AERODYNAMIK INNEHÅLLSFÖRTECKNING

1 Potentiallösningen för strömningen kring en cylinder

Grundläggande aerodynamik, del 6

Några myter.. Som ska avfärdas

Lektion 5: Innehåll. Bernoullis ekvation. c 5MT007: Lektion 5 p. 1

p + ρv ρgz = konst. [z uppåt] Speciellt försumbara effekter av gravitation (alt. horisontellt):

Grundläggande aerodynamik, del 3

Hur kan en fallskärm flyga?

Flyglära - översikt. Startteknik Flygning. Landning Väjningsregler Avancerade flygmoment. Stabilitet Pendling Avdrift Inflygning

Flygningens grundprinciper, flygplan (Principles of flight, aeroplane)

Grundläggande aerodynamik, del 2

p + ρv ρgz = konst. Speciellt försumbara effekter av gravitation (alt. horisontellt): Om hastigheten ökar minskar trycket, och vice versa.

Alpin Aerodynamik. Åk fortare. Dr Fredrik Hellström. Christian Jansson. Aerodynamikrådgivare. Landslagsåkare S1

CHALMERS TEKNISKA HÖGSKOLA Tillämpad mekanik Göteborg. TME055 Strömningsmekanik

1 Potenitallösningen för strömningen kring en cylinder

Flyglära. Vi börjar med den grundläggande delen

printed: October 19, 2001 last modied: October 19, 2001 Laborationen avser en undersokning av stromningen kring en tva-dimensionell vingprol vid olika

Institutionen för Energivetenskaper, LTH

SA105X Examensarbete inom Farkostteknik grundnivå 10,5 Hp Mekanikinstitutionen KTH. Handledare: Luca Brandt Zhu Lailai

BERNOULLIS EKVATION. Friktionsfri strömning, Eulers ekvation på vektorform:

WALLENBERGS FYSIKPRIS

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Bestämning av lyftkraft på en symmetrisk vingprofil.

Aerodynamik eller Flygningens grundprinciper. Ivan Hedin

LEONARDO DA VINCI ( )

Produktion. i samarbete med. MAO Design 2013 Jonas Waxlax, Per-Oskar Joenpelto

Kollisioner, impuls, rörelsemängd kapitel 8

Transportfenomen i människokroppen

5C1201 Strömningslära och termodynamik för T2 Inkompressibel, friktionsfri och viskös strömning,

VINGTEORI. C L = C L 1+2/AR, C D = C D + C2 L C L och C D gäller oändligt bred vinge (2-D, AR ) L = C L A p ρu 2 /2, D = C D A p ρu 2 /2

Övningar Arbete, Energi, Effekt och vridmoment

bh 2 π 4 D2 ] 4Q1 πd 2 =

AVANCERAD FLYGNING MED SEGELFLYGPLAN. Henrik Svensson

Trycket är beroende av kraft och area

Tentamen i Fysik TEN 1:2 Tekniskt basår

Lufttryck. Även i lufthavet finns ett tryck som kommer av atmosfären ovanför oss.

Sammanfattning Fysik A - Basåret

Repetion. Jonas Björnsson. 1. Lyft ut den/de intressanta kopp/kropparna från den verkliga världen

Trycket är beroende av kraft och area

1. Det totala tryckfallet från pumpens utlopp, via rörledningen och alla komponenterna tillbaks till pumpens inlopp ges av. p = d

WALLENBERGS FYSIKPRIS

Kraft, tryck och rörelse

Lösningar/svar till tentamen i MTM119 Hydromekanik Datum:

Övningstenta Svar och anvisningar. Uppgift 1. a) Hastigheten v(t) får vi genom att integrera: v(t) = a(t)dt

Krafter. Jordens dragningskraft, tyngdkraften. Fallrörelse

Tentamen: Baskurs B i Fysik, del1, 4p kl

Repetitionsuppgifter i Fysik 1

5C1921 Teknisk strömningslära för M Undervisningsplan för läsåret 2004/05

GÖTEBORGS UNIVERSITET Institutionen för fysik LÖSNINGAR TILL TENTAMEN I MEKANIK B För FYP100, Fysikprogrammet termin 2

6.12 Räckvidd och uthållighet

TENTAMEN. Tekniskt-Naturvetenskapligt basår Kurs: Fysik A, Basterminen del 1 Hjälpmedel: Miniräknare, formelsamling.

Tryck. fredag 31 januari 14

Svängprestanda & styrning

1. Beskriv Newtons tre rörelselagar. Förklara vad de innebär, och ge exempel! Svar: I essäform, huvudpunkterna i rörelselagarna.

WALLENBERGS FYSIKPRIS

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Varje laborant ska vid laborationens början lämna renskrivna lösningar till handledaren för kontroll.

" e n Föreläsning 3: Typiska partikelrörelser och accelerationsriktningar

TENTAMEN. Linje: Tekniskt-Naturvetenskapligt basår Kurs: Fysik A Hjälpmedel: Miniräknare, formelsamling. Umeå Universitet. Lärare: Joakim Lundin

KOMIHÅG 10: Effekt och arbete Effekt- och arbetslag Föreläsning 11: Arbete och lagrad (potentiell) energi

Introhäfte Fysik II. för. Teknisk bastermin ht 2018

Sensorer, effektorer och fysik. Mätning av flöde, flödeshastighet, nivå och luftföroreningar

SKOLORNAS FYSIKTÄVLING

Var ligger tyngdkrafternas enkraftsresultant? Totala tyngdkraftmomentet (mätt i origo) för kropp bestående av partiklar: M O. # m j.

Det totala motståndet kan beräknas med hjälp av ekvation (6.13), som lyder:

Kraft och rörelse åk 6

FYSIKALISKA APTITRETARE

3. Om ett objekt accelereras mot en punkt kommer det alltid närmare den punkten.

Repetition Energi & Värme Heureka Fysik 1: kap version 2013

Kortfattat lösningsförslag Fysik A, Tentamensdatum:

Trycket är beroende av kraft (tyngd) och area

Lösningar/svar till tentamen i F0031T Hydromekanik Datum:

Densitet Tabellen nedan visar massan och volymen för olika mängder kopparnubb.

7,5 högskolepoäng. Provmoment: tentamen. Tentamen ges för: Högskoleingenjörer årskurs 1. Tentamensdatum: Tid:

Lösningar/svar till tentamen i MTM119 Hydromekanik Datum:

TFYA16: Tenta Svar och anvisningar

Flygningens grundprinciper, helikopter (Principles of flight, helicopter)

6 Tryck LÖSNINGSFÖRSLAG. 6. Tryck Tigerns tryck är betydligt större än kattens. Pa 3,9 MPa 0,00064

τ ij x i ρg j dv, (3) dv + ρg j dv. (4) Detta samband gäller för en godtyckligt liten kontrollvolym och därför måste det + g j.

HYDRAULIK (ej hydrostatik) Sammanfattning

Bumerangen. Ämneskommunikation, våren 2009 Anders Karls,

7. TRYCK. Spektrum Fysik Lärarhandledning Författaren och Liber AB

Newtons 3:e lag: De par av krafter som uppstår tillsammans är av samma typ, men verkar på olika föremål.

1 Cirkulation och vorticitet

Planering mekanikavsnitt i fysik åk 9, VT03. och. kompletterande teorimateriel. Nikodemus Karlsson, Abrahamsbergsskolan

Sollfahrtteori. Historik, teori och praktiska råd. DFS Reiher. Robert Danewid

Introduktion till Biomekanik - Statik VT 2006

Strömning och varmetransport/ varmeoverføring

27,8 19,4 3,2 = = ,63 = 3945 N = = 27,8 3,2 1 2,63 3,2 = 75,49 m 2

Introduktion till Biomekanik, Dynamik - kinetik VT 2006

Lösningar Kap 11 Kraft och rörelse

6.5 Effektbehov för oaccelererad planflykt

Transkript:

Aerodynamik Swedish Paragliding Event 2008 1-2 november Ori Levin Monarca Cup, Mexico, foto Ori Levin

Behöver man förstå hur man flyger för att kunna flyga? 2008-10-31 www.offground.se 2

Nej 2008-10-31 www.offground.se 3

Kan man bli en bättre och säkrare pilot om man förstår hur man flyger? 2008-10-31 www.offground.se 4

Ja, det tror i alla fall jag Ori Levin Flugit sedan Nya Zeeland 1995 Flugit ca 420 timmar Nybliven instruktör Läste Teknisk Fysik på KTH Forskat inom strömningsmekanik Bor i Älvsjö med Linda och Sibel Ori flyger i Annecy, foto Jonas Pannagel 2008-10-31 www.offground.se 5

Krafter verkande på en vinge Lyft Resultant: Lyft + Motstånd Motstånd Fartvind Tyngd 2008-10-31 www.offground.se 6

Tre sätt att förklara lyft Bernoullis ekvation Cirkulation Avlänkning 2008-10-31 www.offground.se 7

Strömningen runt en vingprofil Rotationsfri och friktionsfri strömning Gränsskikt Viskös strömning 2008-10-31 www.offground.se 8

Rotationsfri strömning Rotationsfri strömning kring en sten i en bäck. Ett eklöv på ytan behåller sin orientering. Sten i bäck 2008-10-31 www.offground.se 9

Rotationsfri strömning Strömning med och utan rotation i en virvel. Typisk strömning i dust devils och vingspetsvirvlar. 2008-10-31 www.offground.se 10

Bernoullis ekvation Bernouillis ekvation gäller utanför gränsskiktet där strömningen är rotationsfri och friktionsfri. Bernouillis ekvation säger i princip att summan av potentiell energi och rörelseenergi är konstant. 2008-10-31 www.offground.se 11

Bernoullis ekvation Kulan har hög lägesenergi och låg fart h 1 2 mgh + mv = konst 2 lägesenergi + rörelseenergi = konst Kulan har låg lägesenergi och hög fart Luftpaket med högt tryck och låg fart p 1 p + ρ 2 v = 2 Luftpaket med lågt tryck och hög fart konst statiskt tryck + dynamiskt tryck = konst 2008-10-31 www.offground.se 12

Bernoullis ekvation Vissa djur utnyttjar Bernoullis princip för att få ventilation i sina tunnlar. 2008-10-31 www.offground.se 13

Bernoullis ekvation Strömningshastigheten ökar över en kulle därför att: Ett luftpaket måste bevara sin massa för inkompressibel strömning måste luftpaketet bevara sin volym. 2008-10-31 www.offground.se 14

Bernoullis ekvation Vingens form och anfallsvinkel gör så att strömningshastigheten ökar ovanför vingen och minskar under. Enligt Bernoulli så minskar då trycket på ovansidan och ökar på undersidan. Tryckskillnaden ger upphov till lyft. 2008-10-31 www.offground.se 15

Avlänkning Luften tvingas ändra riktning och påverkas av en centrifugalkraft. En tryckskillnad bildas för att hålla luften på plats längs vingens yta. Tryckskillnaden ger upphov till lyft. 2008-10-31 www.offground.se 16

En sked kan böja av vattenstrålen från en kran och generera en kraft. Avlänkning 2008-10-31 www.offground.se 17

Avlänkning Ett annat sätt att se det på: Luft skickas nedåt och en reaktionskraft, lyft, bildas uppåt. 2008-10-31 www.offground.se 18

Cirkulation Lyftkraften i rotationsfri och friktionsfri strömning är L = ρuγ där cirkulationen är summan av hastigheten längs en sluten bana runt vingprofilen Γ = u dx U 2008-10-31 www.offground.se 19

Cirkulation Man kan dela upp strömningen kring en vinge i plan strömning och cirkulation. Plan strömning i kombination med cirkulation ger lyft. + = Plan strömning Cirkulation 2008-10-31 www.offground.se 20

En roterande cylinder i plan strömning ger lyft. Cirkulation Plan strömning Plan strömning med cirkulation 2008-10-31 www.offground.se 21

Cirkulation En roterande plan platta genererar också lyft. 2008-10-31 www.offground.se 22

Cirkulation Cirkulation förklarar hur flugan kan flyga. 2008-10-31 www.offground.se 23

De tre förklaringarna förklarar samma sak på olika sätt Avlänkning Lyft Cirkulation Bernoulli 2008-10-31 www.offground.se 24

Tryckfördelningen runt en vinge 2/3 Undertryck Fartvind Övertryck 2008-10-31 www.offground.se 25

Vid för stort bromsuttag kan vingen stalla Strömningen orkar inte ligga ann mot vingens ovansida. Avlösningen ändrar aerodynamiken så att lyftkraften försämras. 2008-10-31 www.offground.se 26

Gränsskikt och förklaringen till stall Tryck gränsskikt transitionspunkt avlösningspunkt 2008-10-31 www.offground.se 27

Faktorer som kan få störningar att bildas i gränsskikt Finskalig turbulens i luften Ojämnheter på ytan Kanter och veck på ytan Ljudvågor Rörelser och fladder av ytan 2008-10-31 www.offground.se 28

Vågor som kan växa till i gränssikt När dessa vågor blir tillräckligt stora bryter de ihop och bildar turbulens. ONERA fotografier, Werlé 1980 2008-10-31 www.offground.se 29

Stråk som kan växa till i gränssikt När dessa stråk blir tillräckligt stora bryter de ihop och bildar turbulens. Alfredsson & Matsubara, 2000 2008-10-31 www.offground.se 30

Lokala störningar kan växa i gränsskikt När dessa störningar blir tillräckligt stora bryter de ihop och bildar turbulenta fläckar. Levin & Henningson, 2007 2008-10-31 www.offground.se 31

Faktorer som påverkar lyftkraften Tyngden gör att vi får fart och glider ner. Av farten bildas en lyftkraft. Luftens densitet och vingens form, yta och anfallsvinkel påverkar också lyftkraften. 2008-10-31 www.offground.se 32

Hur fart och profiltjocklek påverkar lyftkraften Lyftkraften ökar kvadratiskt med farten tills strömningen kring vingen blir förstörd. Tjockare profil ger samma lyftkraft vid lägre fart. förstörd strömning Lyft tjock profil tunn profil Fart 2008-10-31 www.offground.se 33

Hur anfallsvingeln påverkar lyftkraften Lyftkraften ökar linjärt med anfallsvinkeln tills nära stall. stall Lyft Anfallsvinkel 2008-10-31 www.offground.se 34

Hur ytan och luftens densitet påverkar lyftkraften Lyftkraften ökar linjärt med luftens densitet. Lyftkraften ökar linjärt med ytan. Lyft Lyft Densitet Yta 2008-10-31 www.offground.se 35

Motståndskrafterna: Parasitmotstånd Inducerat motstånd Motståndskrafter Parasitmotstånd: Friktionsmotstånd Formmotstånd Interferensmotstånd 2008-10-31 www.offground.se 36

Friktionsmotstånd Friktionsmotståndet beror på det gränsskikt som bildas kring föremål. Tunna gränsskikt ger högre friktion än tjocka gränsskikt. Turbulenta gränsskikt ger högre friktion än laminära gränsskikt. y Turbulent omslag F du = μ dy 2008-10-31 www.offground.se 37

Formmotstånd beror på den turbulenta vak som bildas bakom föremål. Föremålets form är av stor betydelse för formmotståndet. Formmotstånd avlösningspunkt 2008-10-31 www.offground.se 38 vak

Interferensmotstånd Interferensmotstånd beror på virvlar som skapas vid övergångar mellan olika strömningar. Där vingen sitter fast i flygplanskroppen bildas interferensmotstånd 2008-10-31 www.offground.se 39

Parasitmotstånd Parasitmotståndet ökar kvadratiskt med farten Motstånd Fart 2008-10-31 www.offground.se 40

Inducerat motstånd stig sjunk Inducerat motstånd beror på tippvirvlar som bildas då luften vill strömma runt vingspetsen från det höga trycket på vingens undersida till det låga trycket på vingens ovansida. stig sjunk stig 2008-10-31 www.offground.se 41

Inducerat motstånd Fåglar spar energi genom att flyga i V-formation. 2008-10-31 www.offground.se 42

Inducerat motstånd Det inducerade motståndet minskar omvänt kvadratiskt med farten Motstånd Fart 2008-10-31 www.offground.se 43

Glidtal Glidtal = horisontell sträcka fallhöjd Motstånd Lyft Glidtal = Glidtal = horisontell fart sjunk Lyft Motstånd Flygbana Sjunk Fallhöjd Horisontell fart Horisontell sträcka 2008-10-31 www.offground.se 44

Glidtal Glidtalet blir bäst då totalmotståndet är som lägst. 2008-10-31 www.offground.se 45

Vad som händer vid sväng Inträde i högersväng utan viktstyrning: Motståndskraften driver svängen. Lyftkraften motverkar svängen. Lyft Inträde i högersväng med viktstyrning: Sned lyftkraft driver skärmen till bankning vilket driver svängen. Lyft Motstånd 2008-10-31 www.offground.se 46

Vad som händer med lyftkraften vid olika fart Den resulterade lyftkraften uppväger precis tyngden oavsett vilken fart vi flyger i. trimfart Lyftkraften kan ändras momentant. Vid långsammare fart så ökar anfallsvinkeln för att kompensera så att lyftkraften bibehålls. 5 dm broms 2008-10-31 www.offground.se 47

Vad som händer när man flyger med öron Skärmens flygande yta minskar. Motståndet ökar. Den horisontella farten genom luften är ungefär som i trimfart. Sjunket ökar. För att bibehålla lyftkraften måste tryckskillnaden mellan ovansida och undersida öka, detta sker genom att anfallsvinkeln ökar. Glidtalet minskar. Stallfarten ökar, speedfarten minskar, dvs polarkurvan trycks ihop. 2008-10-31 www.offground.se 48

Hämta presentationen Gå till www.offground.se Klicka på Kurser och Teorimaterial Ladda hem filen aerodynamik-spe2008.pdf 2008-10-31 www.offground.se 49