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Appunti di Aerodinamica APPUNTI DI AERODINAMICA MODULO A - INTRODUZIONE, CENNI ALLA TEORIA MOLECOLARE E DEL CONTINUO, FENOMENOLOGIA DI PORTANZA E RESISTENZA 1.DEFINIZIONE E PROBLEMA FONDAMENTALE DELL’AERODINAMICA L’aerodinamica è la disciplina che studia i moti dell’aria. Il problema fondamentale dell’aerodinamica è la determinazione delle azioni dinamiche (forze e momenti) che agiscono su corpi in moto relativo rispetto all’aria. In questo caso, ossia quando è assegnata la forma del corpo, si parla di problema diretto; mentre se sono assegnate le azioni dinamiche e si vuole trovare la forma dei corpi ad esse associate si parla di problema inverso. È possibile dare una prima stima del valore di un carico aerodinamico attraverso l’approccio proposto da Newton. Presa una lastra piana inclinata di un angolo rispetto alla direzione della velocità asintotica la forza agente su tale lastra può essere calcolata con il secondo principio della dinamica come: (A.1) In realtà la formula ricavata da Newton vale per l’aerodinamica ipersonica (ossia per correnti newtoniane ad alta rarefazione). Nelle correnti a bassi numeri di Mach, infatti, le molecole interagiscono fra loro e la dipendenza non è dal quadrato della funzione seno dell’angolo , ma dalla prima potenza. In particolare, per piccoli angoli d’incidenza, la forza aerodinamica agente sulla lastra dipende linearmente dall’angolo stesso: (A.2) Nella sua analisi Newton si è occupato anche di una delle proprietà più importanti di un fluido e, in particolare dell’aria: la viscosità. Lo sforzo di taglio in un fluido, infatti, dipende linearmente dalla velocità proporzionalmente alla viscosità: (A.3) αV∞F=m⋅a=LρV∞sinα()()⋅V∞sinα()()=LρV∞2sin2α()αF∝α→F=12ρV∞2L∂CL∂α⎛⎝⎜⎞⎠⎟αFA=τ=µVh 1 Appunti di Aerodinamica 2. CARATTERISTICHE DELL’ARIA…