aerodynaamisissa

Aerodynamiikka on fysiikan osa-alue, joka tutkii ilman liikettä ja siihen liittyviä voimia sekä ilmavirtauksia kappaleen ympärillä. Kun kappale liikkuu ilmassa tai ilma liikkuu kappaleen ohi, syntyy noste (nostovoima) sekä vastus (drag). Lisäksi työntövoima, esimerkiksi moottorin tuottama, vaikuttaa vaakasuoraan, ja paino sekä gravitaatio vaikuttavat kappaleen liikkeeseen. Aerodynaamiset ilmiöt ovat keskeisiä sekä lentokoneiden että ajoneuvojen suunnittelussa.

Keskeisiä periaatteita ovat, että noste ja vastus riippuvat kappaleen muodosta ja siitä, miten ilma virtaa sen ympärillä. Nosteen muodostus johtuu paine-eroista ja virtauksen suunnan muutoksista siivekkeen yli; sovelluksia selitetään Bernoullin periaatteella sekä Newtonin laeilla. Virtaus voi olla laminaarinen tai turbulentti, ja Reynoldsin luku kuvaa virtauksen ominaisuuksia. Mach-luku erottaa subsonisen, transsonisen ja supersonisen alueet.

Historia: Aerodynamiikan juuret ovat varhaisissa ajatuksissa ilman vaikutuksen ymmärtämisestä; Leonardo da Vinci tutki siipien liikettä 1400-luvulla, ja 18. vuosisadalla Bernoulli kehitti virtausperiaatteita. Moderni aerodynamiikka sai ratkaisevan sysäyksen Wrightin veljesten lennosta vuonna 1903. 20. ja 21. vuosisadalla tietokonemallinnus (CFD) ja tuulitunnelitestaukset ovat vakiintuneet keskeisiksi tutkimus- ja suunnittelumenetelmiksi.

Sovelluksia ovat ilmailu, auto- ja urheiluvälineiden aerodynaaminen suunnittelu sekä rakennusten ja tuulivoimaloiden aerodynaaminen optimointi. Koneet ja autot suunnitellaan minimoimaan vastusta ja optimoimaan noste, käyttämällä muotoilua kuten siipiprofiileja ja suuntaamispintoja. Tutkimuksessa hyödynnetään sekä kokeellisia tuulitunnelitestejä että numeerisia simulointeja.