Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 8, Hoofdstuk 2, Paragraaf 2.1, Blz 37-39

De Wetten van stromingsleer worden dagelijks heel veel toegepast zonder dat je hier van af weet of door hebt. Deze wetten hebben veel te maken met Lage en hoge Snelheden en hierover wordt meer verteld in onderstaand artikel.

Inleiding Lage en Hoge Snelheden

In het dagelijks leven maken we vaak gebruik van de wetten van de stromingsleer zonder daar bij na te denken. We beschouwen dat als de normaalste zaak van de wereld. Zo vraagt niemand zich af hoe de topspin bij een tennisbal ontstaat. Een kromme bal bij het voetballen wordt meestal gevoelsmatig gegeven. Deze voorbeelden zijn echter wel voorbeelden uit de stromingsleer.

Ook wielrenners die een speciale helm dragen en schaatsers die een speciaal pak dragen met zelfs opgeplakte zigzagtape zijn voorbeelden uit de stromingsleer. Ook het vliegen heeft alles te maken met de wetten van de stromingsleer. De wetten die daarbij zeer belangrijk zijn. Met behulp van deze stromingswetten kan men onder andere verklaren:

  • hoe draagkracht bij een vliegtuigvleugel ontstaat;
  • hoe men de vliegsnelheid bepaalt;
  • waarom de vorm van de luchtinlaat van een gasturbinemotor divergerend is;
  • hoe de trekkracht bij een propeller ontstaat.
Lage en Hoge Snelheden in een Gasturbinemotor

Lage en hoge snelheden

Sinds de ontwikkeling van vliegtuigen, die snelheden kunnen bereiken groter dan de snelheid van het geluid, moet onderscheid gemaakt worden tussen lage en hoge snelheden.

Hoge snelheden worden aangegeven met het getal van Mach. Het getal van Mach is genoemd naar de Oostenrijkse professor uit de 19e eeuw Ernst Mach. Het getal van Mach geeft geen snelheid aan, maar de verhouding tussen twee snelheden. Het getal van Mach geeft de verhouding aan tussen de werkelijke vliegsnelheid en de plaatselijke geluidssnelheid(LINK).

Daar vliegtuigen op verschillende hoogtes vliegen, moet men van de plaatselijke geluidssnelheid spreken, doordat de geluidssnelheid afhankelijk is van de temperatuur.

In formulevorm

Getal van Mach = V werkelijk / V geluid;
V werkelijk = Werkelijke vliegsnelheid (m/s)
V geluid = Plaatselijke Geluidssnelheid (m/s)

Voorbeeld
Een vliegtuig vliegt op een hoogte van 8 km met een werkelijke snelheid van 600 km/h.
Hoe groot is het getal van Mach?

Uitwerking
600 km/h = 167 m/s
V geluid op 8 km hoogte is 308 m/s
M = 167/308 = 0,54 is het getal van Mach

Wanneer de vliegsnelheid de geluidssnelheid nadert, treden compressie- en expansieverschijnselen (verdichtingen en verdunningen) van de lucht op. Deze hebben een grote invloed op het stromingsgedrag rondom een vliegtuig. Bij een andere module komen we hierop terug.

Ideale stroming

Wanneer een vliegtuig met een bepaalde snelheid door de lucht beweegt, zullen er compressieverschijnselen optreden. Zelfs bij lage luchtsnelheden treden deze compressieverschijnselen al op. Bij stromende vloeistoffen treden deze com pressie- verschijnselen nauwelijks op, doordat een vloeistof haast niet samendrukbaar is. Tot ±550 km/h kan men een luchtstroom als onsamendrukbaar beschouwen, zoals bij een vloeistof.

Als men de lucht als onsamendrukbaar beschouwt, maakt men dus bewust een fout. Maar tot ±550 km/h is deze fout niet groter dan ±5%. Gaat de snelheid echter groter worden dan 550 km/h dan gaat de gemaakte fout steeds groter worden en kan men de lucht niet meer als onsamendrukbaar beschouwen.

Grafiek Lage en Hoge Snelheden

De tweede vereenvoudiging die men maakt is de verwaarlozing van de wrijving. Door de onderlinge snelheidsverschillen in stromende lucht zullen de luchtdeeltjes elkaar beïnvloeden. Tot ± 550 km/h mag men deze wrijving verwaarlozen.

Hoe vrijwing Ontstaat

Onsamendrukbare, wrijvingsloze lucht wordt beschouwd zich te gedragen als een ideale vloeistof. Een ideale vloeistof is onsamendrukbaar en beweegt wrijvingsloos.

Verder maakt het geen enkel verschil of het vliegtuig zich beweegt door stil staande lucht of omgekeerd de lucht met een even grote snelheid langs het stilstaande vliegtuig stroomt. Het effect is hetzelfde.

Stilstaand of bewegend Vliegtuig

Bronvermelding: https://jeweka.nl/category/theorie-en-werkboeken Module 8, Hoofdstuk 2, Paragraaf 2.1, Blz 37-39

Geef een reactie

Deze site gebruikt Akismet om spam te verminderen. Bekijk hoe je reactie-gegevens worden verwerkt.