Sadržaj predmeta

Aerodinamika I

Šifra:

159232

Kratica:

AERDIN I

Visoko učilište:

Fakultet strojarstva i brodogradnje

ECTS bodovi:

6.0

Opterećenje:

30(V) + 45(P)

Nositelji:

doc. dr. sc. Dubravko Matijašević

prof. dr. sc. Milan Vrdoljak

Izvođači:

doc. dr. sc. Dubravko Matijašević (V, P)

dr. sc. Marijan Andrić (V)

prof. dr. sc. Milan Vrdoljak (P)

Opis predmeta:

Ciljevi predmeta: U ovom kolegiju obrađuju se osnove dozvučne aerodinamike za studente zrakoplovnog inženjerstva. Cilj je kolegija prezentirati teoriju dozvučnog optjecanja osnovnih elemenata zrakoplovnih konfiguracija: aeroprofil, fiksna strelasta noseća površina kao krilo ili stabilizator, rotirajuće osnosimetrično tijelo i rotirajuća noseća površina kao krak propelera te propeler u cjelini. Nadalje obuhvaćen je utjecaj stlačivosti te je obrađen nestlačivi granični sloj. Teoretska osnova popraćena je temeljnim numeričkim modelima potencijalnog optjecanja primijenjenim na spomenute objekte. Numerički modeli realizirani su u programskom paketu Matlab za koji je osmišljen i pripremni tečaj kako bi studenti mogli aktivno sudjelovati u vježbama. Uvjeti za upis predmeta i ulazne kompetencije koje su potrebne za predmet: Mehanika Fluida 1 Mehanika Fluida 2 Poznavanje načela programiranja. Obaveze studenata: Prisustvovanje predavanjima i vježbama; izrada blic teoretskih testova na predavanjima; sudjelovanje u online kolegiju; rad s u računalnoj okolini MATLABa; izrada testova, kolokvija te alternativno izrada seminarskog rada, sve primjenom programskog paketa MATLAB. Konačna obveza je polaganje usmenog ispita. Ocjenjivanje i vrednovanje rada studenata tijekom nastave i na završnom ispitu: Konačna ocjena formira se na temelju uspjeha na sljedećim aktivnostima i sa pripadajućim udjelima: uvodni tečaj MATLABa testovi i kolokvij: 15% blic teoretski testovi: 5% kolokviji: 30% usmeni ispit: 50% Načini praćenja kvalitete koji osiguravaju stjecanje izlaznih znanja, vještina i kompetencija: Provodi se ulazna anketa o uspjehu iz kolegija Mehanike fluida i razini poznavanja programskog paketa Matlab. Kontinuiranost u radu studenata prati se kratkim 2minutnim blic testovima na predavanjima. Isti testovi se koriste i za ukazivanje na značajnije propuste u postupku usvajanja gradiva. Kroz konzultacije nastavnika, asistenta i demonstratora omogućeno je nadopunjavanje propusta kako iz okvira predavanja tako i iz okvira praktičnog programskog rada u Matlabu. Po završetku predavanja studente se poziva na pristupanje dostupnim anonimnim anketama, a po završetku ispita kroz dobrovoljne usmene razgovore studente se anketira o razini ispunjavanja njihovih očekivanja vezanih za kolegiji te ih se poziva da ukažu na eventualna poboljšanja nastave i nastavnih materijala. Nakon uspješno savladanog kolegija student će moći (ishodi učenja): primijeniti odgovarajuća rješenja potencijalnog nestlačivog optjecanja i kinematičke elemente vrtložnog optjecanja za određivanje aerodinamičkih koeficijenata sila i momenta osnovnih elemenata konfiguracije letjelice: profila, krila, osnosimetričnog tijela te propelera, kao rotirajućeg krila; izračunati aerodinamičke koeficijente sila uzgona, otpora te momenta propinjanja profila u nestlačivoj struji zraka; demonstrirati utjecaj stlačivosti na aerodinamičke značajke profila te određivanje kritičnog Machovog broja profila; izračunati aerodinamičke koeficijente sile otpora i uzgona krila u dozvučnom optjecanju; odrediti aerodinamičke koeficijente aksijalne i normalne sile te momenta propinjanja osnosimetričnog tijela pod napadnim kutom u dozvučnom optjecanju; opisati temeljne pojave u nestlačivom laminarnom i turbulentnom graničnom sloju te pripadajuće značajke, primjerice debljinu graničnog sloja i koeficijent trenja; odrediti aerodinamičke značajke propelera koeficijent pogonske sile i okretnog momenta; samostalno primijeniti računalno okružje MATLAB za provedbu navedenih izračuna aerodinamičkih značajki osnovnih elemenata konfiguracije letjelice: profil, krilo, osnosimetrično tijelo i propeler. Predavanja 1. Trodimenzionalno potencijalno optjecanje (izvor i ponor). Optjecanje oko sfere; Singularni elementi trodimenzionalnog optjecanja u tri dimenzije 2. Kinematika vrtložnog strujanja (vrtložnost, određivanje vrloga, Helmholtzovi teoremi vrtloga, BiotSavartov zakon) 3. Nestlačivo optjecanje aeroprofila. Teorija tankog profila pod malim napadnim kutom. Baza aeroprofila 4. Panelna metoda, numerička implementacija. Analiza aeroprofila realne debljine i zakrivljenosti. 5. Linearizacija stlačivog optjecanja aeroprofila. Kritični mahov broj. 6. Nestlačivo optjecanje krila: Prandtlova teorija noseće linije. 7. Weissingerov model noseće linije za strijelasta krila. 8. Numerički model noseće linije s primjenom za određivanje uzgona noseće površine 9. Korekcija aerodinamičkih karakteristika krila zbog utjecaja stlačivosti i utjecaj realnog profila. 10. Stlačivo optjecanje osnosimetričnog tijela 11. Jednadžbe optjecanja u graničnom sloju. FalknerSkanova jednadžba, rubni uvjeti i numeričko rješenje. 12. Tranizcija graničnog sloja, nestlačivi turbulentni granični sloj, pristupi modeliranju turbulencije, turbulentni granični sloj na ravnoj ploči 13. Koeficijent turbulentnosti i duljina miješanja, integralna jednadžba graničnog sloja na ravnoj ploči i njena primjena na turbulentni granični sloj, rješenje turbulentnog sloja na ravnoj ploči. 14. Aerodinamika propelera: teorija diska i teorija elementarnog kraka 15. Primjena teorije vrtloga za analizu aerodinamičkih značajki propelera. Vježbe 1. Uvod u Matlab: osnove i opreacije s matricama 2. Uvod u Matlab: programi i funkcije 3. Uvod u Matlab: grafika 4. Inducirane brzine vrtložnih niti (konačna, beskonačna i Pi vrtlog) 5. Geometrija profila NACA serije 4 6. Panelna metoda profila; određivanje koeficijenta sila uzgona 7. Prandtlov model noseće linije 8. Weissingerov model noseće linije 9. Kolokvij 10. Weissingerov model krila: utjecaj stlačivosti 11. Osnosimetrično tijelo pod napadnim kutom 12. Granični sloj: debljina, otpor trenja, točka odvajanja 13. Geometrija i trag propelera 14. Primjena teorije noseće linije za analizu aerodinamičkih značajki propelera 15. Kolokvij

Jezici izvođenja nastave:

Hrvatski

Obavezna literatura:

1. Janković, S, Vrdoljak, M., Virag, Z. Aerodinamika I, FSB, Zagreb, 2007-2010. http //www.fsb.unizg.hr/~mvrdolja/aero/tekst

2. Vrdoljak, M. Uvod u MATLAB, FSB, Zagreb, 1998-2007. http //www.fsb.unizg.hr/~mvrdolja/matlab/

3. Nastavni materijali dostupni kroz e-učenje i na http //www.fsb.unizg.hr/~mvrdolja/aero/

Preporučena literatura:

4. Anderson, J.D. Fundamentals of Aerodynamics, McGraw Hill, 2001.

5. Kuethe, A.M., Chow C-J. Foundations of Aerodynamics - Bases of Aerodynamic Design, Wiley, 1998.,

6. Krasnov, N.F. Aerodinamika, Vyšaja Škola, Moskva, 1980. (engleski prevod Mir Publications Moscow, 1985.)

7. L.E. Houghton and P.W.Carpenter, "Aerodynamic Theory for Engineering Students", Edward Arnold, London, 1993.

Predmet u nastavnom programu:

Šifra studija	Naziv studija	Razina studija	Semestar izvođenja	Obavezni/Izborni
6	Zrakoplovstvo	prijediplomski	6	obavezni

* predmet se ne predaje u tom semestru

Legenda

P - Predavanja

V - Vježbe