3307665429

400 Stanisław Drobniak, Tomasz A. Kowalewski

Przykład możliwych zastosowań komputerowego modelowania w lotnictwie pokazano na rys. 7b, gdzie liniami zaznaczono drogę spalin wyrzucanych z silników pracujących z ciągiem wstecznym w trakcie lądowania. Masa dużego samolotu pasażerskiego podchodzącego do lądowania przekracza z reguły 100 ton i aby zmniejszyć obciążenie hamulców silniki przestawiane są w układ ciągu wstecznego. Potencjalnym zagrożeniem dla bezpieczeństwa samolotu i pasażerów może być zasysanie spalin przez silniki, jak pokazują to jednak wyniki z rys. 7b spaliny omijają wloty silników co oznacza, że testowany komputerowo samolot zdał pomyślnie ten trudny egzamin.

Od lat 80’ w projektowaniu każdej kolejnej generacji samolotów zwiększa się rola modelowania komputerowego, które zastępuje kosztowne i czasochłonne badania modelowe, zmniejsza koszt badań i skraca okres potrzebny do stworzenia nowej konstrukcji. Dzięki nowym osiągnięciom mechaniki płynów współczesne samoloty na przewiezienie jednego pasażera na odległość 100 kilometrów zużywają niewiele ponad 2 litry paliwa, co oznacza, że podróże lotnicze są dziś najbardziej ekonomicznym, przyjaznym środowisku i najwygodniejszym sposobem przemierzania świata. Oznacza to także, że lotnictwo będzie rozwijać się jeszcze szybciej niż do tej pory i potrzebować będzie wysokokwalifikowanych specjalistów. Pojawia się oczywiste pytanie, dlaczego dopiero w końcu lat 70’ pojawiły się pierwsze próby zastosowania komputerowego modelowania w projektowaniu samolotów i czy mechanika płynów nie mogła sprostać temu ważnemu wyzwaniu wcześniej? Odpowiedź na to pytanie wymaga kolejnej wycieczki w historię mechaniki płynów, w której zatrzymaliśmy się na pokazanym ponownie na rys. 8a doświadczeniu Reynoldsa i równaniu Reynoldsa (wz. 2).

Przypomnijmy, że O. Reynolds stwierdził, że równanie N - S opisywać może jedynie ruch laminamy i dla najpowszechniejszego w przyrodzie ruchu turbulentnego zaproponował zmodyfikowane równanie, którego jednak nie potrafił rozwiązać. Trzeba było aż 50 lat, aby Ludwig Prandtl (1875-1953), wybitny niemiecki uczony, twórca aerodynamiki lotniczej, znalazł sposób rozwiązania równania (2). Propozycja Prandtla nie miała należytej uniwersalności i w związku z tym mogła być stosowana jedynie w ograniczonej liczbie przepływów.