aerodynaamiset

Aerodynaamiset käsittelevät ilman virtausta kappaleen ympärillä ja sen vaikutuksia liikkuviin kappaleisiin. Ne selittävät, miten muotoilu, nopeus ja virtausolosuhteet vaikuttavat nosteeseen, ilmanvastukseen sekä vakauteen ja ohjattavuuteen. Aerodynamiikka yhdistää fysikaalisia periaatteita, kuten nesteen dynamiikan ja hydrodynamiikan peruslait, sekä insinöörien suunnittelua.

Keskeisiä käsitteitä ovat noste eli ylöspäin suuntautuva voima, ilmanvastus eli vastus virtausta vastaan sekä hyökkäyskulma, jolla kappaleen asento suhteessa ilmavirtaukseen määrittää muun muassa voimia ja virtauksen rakennetta. Virtaus voi olla laminarinen tai turbulentti, ja sekä kappaleen muoto että sisäiset rajapinnat vaikuttavat siihen, miten nämä tilat kehittyvät. Tavoitteena on usein saavuttaa korkea noste- ja vakauspotentiaali samalla minimoiden ilmanvastus.

Tutkimus- ja suunnittelumenetelmät yhdistävät kokeelliset ja laskennalliset lähestymistavat. Tuulitunneli- kokeet sekä laskennallinen neste- ja kaasudynamiikka (CFD) mahdollistavat virtausten visuaalisen tarkastelun sekä voimien mittauksen. Näin voidaan arvioida ja optimoida kappaleiden muotoilua, materiaaleja ja rakennetta ennen prototyyppien valmistusta.

Sovellukset kattavat lento- ja automaatioteollisuuden lisäksi urheiluvälineet, rakennukset sekä tuulivoimalat. Aerodynaamisia ratkaisuja pyritään jatkuvasti parantamaan energiatehokkuutta, suorituskykyä ja turvallisuutta sekä vähentämään tuulesta aiheutuvat kuormitukset. Historian näkökulmasta aerodynamiikka kehittyi 1800–1900-luvuilla nosteen ja dragin ymmärryksen edetessä, erityisesti boundary layer -käsitteen ja modernin laskennan kehittyessä.