Ilman kitka?

[Seppo Kohonen 315]

Toisessa ketjussa pohdittiin ilman paineen muutoksen osuutta siiven jäätymiseen. Monesti puhutaan, että ilman kitka kuumentaa suurella nopeudella (M >1) lentävää kappaletta. Onko syynä tosiaan ilmamolekyylien hankaus kappaleen pintaan?

Itse ole miettinyt, että eikö esim. siiven johtoreunan kuumeneminen johdu enemmänkin siitä, että ilman paine kosketuskohdassa kasvaa voimakkaasti, kun nopea virtaus kohtaa kiinteän kappaleen. Jotenkin kuvittelisin, että tämä äkillinen paineen kasvu aiheuttaisi enemmän kuumenemista, kuin ilman hankaus.

[Jorma Laiho 450]

Kyllä se kitka suurilla nopeuksilla jo  mukavasti lämmittää. Eli liike-energia molekyylien törmäilyissä muuttuu lämmöksi. Energia kun ei katoa. Joku aerodynaamikko osaa selittää enemmän. Termi on siis aerodynamic heating.

Näillä mopocesnoilla ja airbusseilla tuo ei paljoa vaikuta. Concordella jo jonkin verran. Tässä jotain. Harjataan siis se jää pois.

https://aviation.stackexchange.com/questions/84975/how-much-aerodynamic-heating-do-jetliners-endure

Muokattu: Kesäkuu 20, 2023, käyttäjä: Jorma Laiho

[Matti Hyötyniemi 437]

Ilman kokoonpuristuminen kuumentaa pintoja siellä missä ilman paine kasvaa sen nopeuden hidastuessa (vrt. Bernoullin lause). Muualla kuumenemista aiheuttaa lähinnä ilman kitka rajakerroksessa.

Kun katsoo vaikka avaruussukkulalle laskettuja pintalämpötiloja niin voi todeta että kokoonpuristuminen aiheuttaa yleisesti ottaen enemmän kuumenemista kuin kitka (nokassa ja siiven etureunoilla).

Kuva aiheesta; ((c) Science photo library) https://media.sciencephoto.com/image/s5400772/800wm

[Seppo Koivisto 204]

1 tunti sitten, Jorma Laiho kirjoitti:

Kyllä se kitka suurilla nopeuksilla jo  mukavasti lämmittää. Eli liike-energia molekyylien törmäilyissä muuttuu lämmöksi. Energia kun ei katoa. Joku aerodynaamikko osaa selittää enemmän. Termi on siis aerodynamic heating.

https://aviation.stackexchange.com/questions/84975/how-much-aerodynamic-heating-do-jetliners-endure

Noissa laskuissa ei kitka ole mukana, vaan muutos on adiabaattinen. Lämmönnousu on kaavojen mukainen patopisteessä, jossa nopeus pienenee nollaan.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Adiabaattinen_prosessi

[Matti Hyötyniemi 437]

1 hour ago, Seppo Koivisto said:

Noissa laskuissa ei kitka ole mukana, vaan muutos on adiabaattinen. Lämmönnousu on kaavojen mukainen patopisteessä, jossa nopeus pienenee nollaan.

https://fi.wikipedia.org/wiki/Adiabaattinen_prosessi

Tai yleisemminkin isentrooppinen prosessi.

Tuossa NASAn laskin, jolla voi laskea isentrooppiset tilansuureet. Kun siihen antaa esimerkiksi vapaan virtauksen Machin luvun, saadaan (pysähtyneen virtauksen) kokonaislämpötila Tt patopisteessä ja staattisen lämpötilan T suhde Kelvineinä. 

https://www.grc.nasa.gov/www/k-12/airplane/isentrop.html

Kun esimerkiksi likennellentokone lentää pinnoilla alisoonisesti nopeudella 0.85Ma T=-30 degC =  243K lämpötilassa, on T/Tt=0.874, josta lämpötila patopisteessä Tt= 243K / 0.874 = 278 K = +5 degC. 

 

Muokattu: Kesäkuu 20, 2023, käyttäjä: Matti Hyötyniemi
selvennystä

[Jorma Laiho 450]

Missäs vaiheessa tuo skin friction tulee mukaan ?

 

https://ntrs.nasa.gov/api/citations/19690019766/downloads/19690019766.pdf