Aerodinamik, havanın nesnelerin çevresinde iyi mi aktığının incelenmesidir. Tayyare tasarımından spor malzemelerine, bina inşaatına kadar pek oldukça alanda uygulamaları olan temel bir bilimdir. Otomotiv endüstrisinde yüksek performans ve yakıt verimliliği elde etmek için aerodinamik esastır.
Bir arabanın aerodinamik özellikleri şekline, boyutuna ve ağırlığına gore belirlenir. Bir otomobil aerodinamik açıdan ne kadar bereketli olursa, havada hareket ederken o denli azca sürtünme tadacaktır. Bu, daha aerodinamik bir otomobilin daha azca güçle daha yüksek hızda yolculuk edebileceği ve bunun da yakıt ekonomisinin iyileşmesine yol açacağı anlama gelir.
Aerodinamik, sürüklenmeyi azaltmanın yanı sıra, uçağı yerden kaldıran qüç olan kaldırma kuvvetini kurmak için de kullanılabilir. Otomobillerde, yol tutuşunu ve dengeyi iyileştirmek için kaldırma kullanılabilir.
Aerodinamik bilimi karmaşıktır sadece temel ilkeler nispeten basittir. Bu makalede aerodinamiğin temel kavramlarını ve bunların araba tasarımına iyi mi uygulanacağını tartışacağız. Ek olarak aerodinamik araştırmalardaki son olarak gelişmelerden kimilerini ve bunların arabaların performansını çoğaltmak için iyi mi kullanıldığını da keşfedeceğiz.
Aerodinamik, havanın nesnelerin çevresinde iyi mi aktığının incelenmesidir. Akışkanların iyi mi aktığını inceleyen akışkanlar dinamiğinin bir dalıdır. Sıvılar sıvıları ve gazları ihtiva eder ve hava bir gaz türüdür.
Aerodinamiğin incelenmesi muhtelif nedenlerden ötürü önemlidir. Otomotiv endüstrisinde yüksek performans ve yakıt verimliliği elde etmek için aerodinamik esastır. Havacılık endüstrisinde, emin ve bereketli bir halde uçabilen uçakların tasarlanması için aerodinamik esastır.
Aerodinamik, spor malzemeleri tasarımı, bina inşaatı ve hatta tıp şeklinde öteki alanlarda da önemlidir. Bütün bu alanlarda gaye, havanın nesnelerin çevresinde iyi mi aktığını ve bu akışın performansı ya da verimliliği çoğaltmak için iyi mi kullanılabileceğini anlamaktır.
II. Aerodinamik
Aerodinamiğin incelenmesi eski Yunanlılara kadar uzanır. MÖ 5. yüzyılda Yunan felsefeci Aristoteles hava direnci terimi hakkındaki yazmıştı. Havanın, nesnelerin hareketine direnen bir sıvı olduğuna inanıyordu.
17. yüzyılda İtalyan matematikçi ve fizikçi Galileo Galilei, nesnelerin havadaki hareketi üstüne deneyler yapmış oldu. Nesnenin hızı arttıkça hava direncinin arttığını buldu.
18. yüzyılda İsviçreli matematikçi ve fizikçi Daniel Bernoulli, bugün hala kullanılan bir sıvı akışı teorisi geliştirdi. Bernoulli prensibi, bir akışkanın hızı arttıkça basıncının azaldığını belirtir.
19. yüzyılda İngiliz mühendis ve bilim adamı George Cayley kuşların uçuşuyla alakalı deneyler yapmış oldu. Bütün çağıl uçakların temeli olan durağan(durgun) kanatlı tayyare konseptini geliştirdi.
20. yüzyılda bilgisayarların gelişimi, nesnelerin etrafındaki hava akışını simüle etmek için kuvvetli bir enstruman olan hesaplamalı akışkanlar dinamiğinin (CFD) geliştirilmesine yol açtı. CFD, arabaların, uçakların ve öteki araçların tasarımında kullanılır.
Günümüzde aerodinamiğin incelenmesi geniş ve kompleks bir alandır. Muhtelif endüstriler için tehlikeli sonuç bir alandır ve yeni teknolojiler geliştirildikçe devamlı olarak gelişmektedir.
III. Aerodinamiğin Prensipleri
Aerodinamiğin temel prensipleri nispeten basittir. Bu kısımda aerodinamiğin dört ana ilkesini tartışacağız:
- Bernoulli ilkesi
- Newton'un hareket yasaları
- Kütlenin korunumu
- Enerjinin korunumu
Ek olarak bu ilkelerin otomobil tasarımına iyi mi uygulandığını da tartışacağız.
Bernoulli prensibi, bir akışkanın hızı arttıkça basıncının azaldığını belirtir. Bu ilke aşağıdaki şemada gösterilmektedir:
II. Aerodinamik
Aerodinamik, havanın hareketinin ve bunun nesneler üstündeki tesirinin incelenmesidir. Yüzyıllardır mevcud bir fizik dalıdır, sadece 19. yüzyıla kadar dizgesel bir halde incelenmeye başlanmamıştır.
Aerodinamikteki ilk büyük ilerlemeler, aerodinamiğin babası olarak önde gelen Sir George Cayley'in çalışmalarıyla geldi. Cayley, havada hareket eden bir nesneye tesir eden qüç olan aerodinamik qüç terimini geliştirdi. Ek olarak uçağa tesir eden iki ana qüç olan kaldırma ve sürükleme kuvvetleri terimini da geliştirdi.
20. yüzyılın başlarında Ludwig Prandtl'ın emek harcaması, havanın bir nesnenin üstünden iyi mi aktığını açıklayan matematiksel bir model olan sınır katmanı teorisinin geliştirilmesine yol açtı. Bu kuram aerodinamikte büyük bir atılımdı ve mühendislerin daha bereketli ve istikrarlı uçaklar tasarlamasına imkan sağlamış oldu.
Günümüzde aerodinamik, tayyare, otomobil ve öteki araçları tasarlayan mühendisler için yaşamsal bir emek harcama alanıdır. Ek olarak binaların, köprülerin ve öteki yapıların tasarımında da kullanılır.
III. Aerodinamiğin Prensipleri
Aerodinamik, havanın hareketinin ve nesnelerle iyi mi etkileşime girdiğinin incelenmesidir. Akışkanların hareketinin incelenmesi olan akışkanlar dinamiğinin bir dalıdır. Sıvılar içinde sıvılar ve gazlar bulunur.
Aerodinamiğin ilkeleri fizik yasalarına dayanmaktadır. Aerodinamiğin en mühim yasaları Newton'un hareket yasaları, kütlenin korunumu yasası ve enerjinin korunumu yasasıdır.
Newton'un birinci hareket kanunu, dışarıdan bir qüç uygulanmadığı sürece, istirahat halindeki bir cismin hareketsiz kalmaya devam edeceğini, hareket halindeki bir cismin ise aynı hızla ve aynı yönde hareket halinde kalacağını belirtir. Bu yasa aerodinamikte önemlidir şu sebeple bizlere nesnelerin havada iyi mi hareket ettiğini anlatır.
Newton'un ikinci hareket yasası, bir cismin ivmesinin cisme tesir eden net kuvvetle doğru orantılı, cismin kütlesiyle ters orantılı bulunduğunu belirtir. Bu yasa aerodinamikte önemlidir şu sebeple bizlere bir nesneyi havada hızlandırmak için ne kadar qüç icap ettiğini söyler.
Newton'un üçüncü hareket yasası, her tesir için eşit ve zıt bir tepkinin bulunduğunu belirtir. Bu yasa aerodinamikte önemlidir şu sebeple bizlere kaldırma ve sürüklemenin iyi mi oluştuğunu anlatır.
Kütlenin korunumu yasası, kütlenin yaratılamayacağını ya da yok edilemeyeceğini belirtir. Bu yasa aerodinamikte önemlidir şu sebeple bizlere bir nesnenin üstünden akan hava miktarının, nesnenin altından akan hava miktarına eşit olması icap ettiğini söyler.
Enerjinin korunumu yasası, enerjinin yaratılamayacağını ya da yok edilemeyeceğini belirtir. Bu yasa aerodinamikte önemlidir şu sebeple bizlere bir sistemdeki toplam enerji miktarının durağan(durgun) kalması icap ettiğini söyler.
IV. Aerodinamiğin Uygulamaları
Aerodinamik, aşağıdakiler de dahil olmak suretiyle oldukça muhtelif uygulamalarda kullanılır:
- Tayyare tasarımı
- Otomotiv tasarımı
- Spor ekipmanı tasarımı
- Rüzgar türbinleri
- Binalar
- Deniz gemileri
- Roketler
- Feza aracı
Bu uygulamaların her birinde aerodinamik, mevzubahis nesnenin performansının belirlenmesinde tehlikeli sonuç bir rol oynamaktadır. Sözgelişi bir uçağın aerodinamik tasarımı, bereketli ve emin bir halde uçabilmesi için oldukça önemlidir. Benzer biçimde, bir arabanın aerodinamik tasarımı onun yakıt verimliliğini, yol tutuşunu ve azami hızını etkileyebilir.
Aerodinamik kompleks ve sıkıntılı bir alan fakat hem de büyüleyici bir alan. Aerodinamiğin ilkelerini anlayarak havada daha bereketli ve daha azca sürüklenmeyle hareket eden nesneler tasarlayabiliriz. Bu, performansın, güvenliğin ve yakıt verimliliğinin artmasını sağlayabilir.
V. Kaldırma ve Sürükleme Katsayıları
Kaldırma ve sürükleme katsayıları bir cismin aerodinamik performansını tanımlayan iki mühim aerodinamik parametredir. Kaldırma katsayısı vücut tarafınca üretilen kaldırma kuvveti miktarının bir ölçüsüdür; sürükleme katsayısı ise vücut tarafınca üretilen sürükleme miktarının bir ölçüsüdür.
Kaldırma ve sürükleme katsayılarının her ikisi de cismin saldırı açısının, akışın Reynolds sayısının ve cismin yüzey pürüzlülüğünün fonksiyonudur. Atak açısı, yaklaşan akışın yönü ile vücudun kiriş çizgisi arasındaki açıdır. Reynolds sayısı, eylemsizlik kuvvetlerinin viskoz kuvvetlere oranının ölçüsü olan boyutsuz bir sayıdır. Vücudun yüzey pürüzlülüğü, vücut yüzeyinin düzgünlüğünün bir ölçüsüdür.
Kaldırma ve sürükleme katsayıları, muayyen bir akış ortamında bir cismin aerodinamik performansını anlamak için kullanılabilir. Bu informasyon, yüksek kaldırma ve düşük sürtünme şeklinde istenen aerodinamik özelliklere haiz gövdeleri tasarlamak için kullanılabilir.
Kaldırma ve sürükleme katsayıları, tayyare tasarımı, otomotiv tasarımı ve rüzgar türbini tasarımı dahil olmak suretiyle muhtelif uygulamalar için önemlidir.
VI. Bernoulli Prensibi
Bernoulli prensibi, bir akışkanın hızı arttıkça basıncının azaldığını belirtir. Bu ilke, kaldırma ve sürükleme şeklinde bir takım aerodinamik vakası açıklamak için kullanılabilir.
Kaldırma niteliğinde, kanadın üst kısmında daha süratli hareket eden hava, kanadın altında daha yavaş hareket eden havaya gore daha düşük bir tazyik oluşturur. Basınçtaki bu ayrım, kanadı yukarı kaldıran bir qüç yaratır.
Sürtünme niteliğinde, arabanın üstünde daha süratli hareket eden hava, arabanın gerisinde daha yavaş hareket eden havaya gore daha yüksek bir tazyik oluşturur. Basınçtaki bu ayrım, arabayı yavaşlatan bir qüç yaratır.
Bernoulli ilkesi akışkanlar dinamiğinin temel bir yasasıdır ve aerodinamik açıdan bereketli araçların tasarımında mühim bir rol oynar.
VII. Navier-Stokes Denklemleri
Navier-Stokes denklemleri, akışkanların hareketini tanımlayan bir takım kısmi diferansiyel denklemdir. Adlarını 1800'lerde bağımsız olarak geliştiren Claude-Louis Navier ve George Gabriel Stokes'tan alıyorlar. Navier-Stokes denklemleri oldukça kompleks bir denklem setidir ve bunların malum bir analitik çözümü yoktur. Sadece bilgisayar simülasyonları kullanılarak sayısal olarak çözülebilirler.
Navier-Stokes denklemleri, bir arabanın etrafındaki hava akışı da dahil olmak suretiyle oldukça muhtelif sıvı akışlarını incelemek için kullanılır. Mühendisler, Navier-Stokes denklemlerini çözerek aerodinamik açıdan daha bereketli ve daha iyi performansa haiz arabalar tasarlayabilirler.
Navier-Stokes denklemleri akışkan akışlarını incelemek için kuvvetli bir araçtır sadece çözülmesi de oldukça zor olabilir. Birtakım durumlarda çözüme ulaşmak için basitleştirici varsayımlar yapmak lüzumlu olabilir. Sadece bu varsayımlarla bile Navier-Stokes denklemleri sıvıların akışına ait kıymetli bilgiler sağlayabilir.
VIII. Hesaplamalı akışkanlar dinamiği
Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (CFD), akışkan akışını yöneten denklemleri deşifre etmek için sayısal yöntemler kullanan akışkanlar mekaniğinin bir dalıdır. CFD, otomobiller, uçaklar ve binalar şeklinde nesnelerin etrafındaki sıvı akışını simüle etmek için kullanılır. CFD, bu nesnelerin değişik hızlar, sıcaklıklar ve basınçlar şeklinde muhtelif koşullardaki performansını anlamak için kullanılabilir.
CFD, muhtelif mamüllerin tasarımını geliştirmek için kullanılabilecek kuvvetli bir araçtır. Sözgelişi CFD, aerodinamik açıdan daha bereketli otomobiller, yakıt açısından daha bereketli uçaklar ve rüzgar hasarına daha dayanıklı binalar tasarlamak için kullanılabilir.
CFD kompleks bir alandır ve CFD kullanımıyla alakalı bir dizi zorluklar vardır. Bir güçlük, akışkan akışını yöneten denklemlerin çoğu zaman oldukça kompleks olmasıdır. Öteki bir güçlük ise CFD simülasyonlarının hesaplama açısından pahalı olabilmesidir.
Bu zorluklara karşın CFD, muhtelif mamüllerin tasarımını geliştirmek için kullanılabilecek kıymetli bir araçtır. Bilgisayarlar güçlendikçe CFD simülasyonları daha doğru ve daha ucuz hale gelecek ve CFD'yi gelecekte oldukça daha kıymetli bir enstruman haline getirecek.
IX. Rüzgar Tünelleri
Rüzgar tünelleri nesnelerin etrafındaki hava akışını incelemek için kullanılan cihazlardır. Çoğu zaman arabaların, uçakların ve öteki araçların aerodinamiklerini kontrol etmek için kullanılırlar. Rüzgar tünelleri her iki biçimde de olabilir Aleni dönem ya da kapalı dönem. Aleni dönem rüzgar tünelinde hava, bir fan vesilesiyle tünelin içerisine çekilir ve ondan sonra arka yandan dışarı atılır. Kapalı dönem rüzgar tünelinde hava tünel içinde devridaim edilir.
Rüzgar tünelleri aşağıdakiler dahil muhtelif aerodinamik özellikleri ölçmek için kullanılabilir:
- Sürtünme katsayısı
- Kaldırma katsayısı
- Tazyik dağılımı
- Türbülans
Rüzgar tünelleri hem de araçların performansını aşağıdaki şeklinde değişik koşullarda kontrol etmek için de kullanılabilir:
- Değişik hızlar
- Değişik atak açıları
- Değişik rakımlar
Rüzgar tünelleri yeni araçların geliştirilmesi ve mevcut araçların performansının iyileştirilmesi için mühim bir araçtır.
Aerodinamik nelerdir?
Aerodinamik, havanın nesnelerin çevresinde iyi mi aktığının incelenmesidir. Hava ve öteki gazların hareketi ile ilgilenen bir fizik dalıdır.
Aerodinamik otomobillerin performansını iyi mi etkisinde bırakır?
Aerodinamiğin arabaların performansı üstünde mühim bir tesiri olabilir. Aerodinamik açıdan daha bereketli bir araba daha azca sürtünmeye haiz olacak ve bu da daha iyi yakıt ekonomisi ve daha süratli bir azami hız ile neticelenecektir.
Arabamın aerodinamiğini iyi mi geliştirebilirim?
Otomobilinizin aerodinamiğini iyileştirmenin muhtelif yolları vardır. En yaygın yöntemlerden bazıları şunlardır:
- Bir spoylerin takılması
- Ön ayırıcı ekleme
- Aerodinamik tekerleklerin kullanılması
- Arka difüzör eklenmesi
0 Yorum