Elements of Vorticity Aerodynamics

این کتاب با بحث در مورد فرمول گردابی-دینامیک مسئله جریان ویسکوز عدد ماخ کم آغاز می شود. جنبه‌های فیزیکی سرعت و میدان‌های گردابی، رابطه آنی آنها و انتقال گردابه در سیالات چسبناک برای جریان‌های ثابت و ناپایدار را بررسی می‌کند. متعاقبا، با استفاده از تحلیل‌های کلاسیک، جنبه‌های ریاضی دینامیک گردابی و مسائل شرایط اولیه و مرزی برای مسئله جریان ویسکوز را بررسی می‌کند. همچنین شامل تکامل میدان گردابی است که اطراف ایرفویل‌ها و بال‌ها را احاطه کرده و از آنها عبور می‌کند، تعمیم قضایای گرداب هلمهولتز و قانون Biot-Savart. این کتاب قضیه ای را معرفی می کند که نیروی آیرودینامیکی را به گشتاور گردابی مرتبط می کند و کاربردهای قضیه را بررسی می کند. علاوه بر این، تفسیرهایی از قضیه کوتا-ژوکوفسکی و نظریه خط بالابر پراندتل برای دینامیک گردابی ارائه می‌کند و روش‌های انتگرال بیداری را مورد بحث قرار می‌دهد. اثر جرم مجازی به عنوان رویداد اصلی در آیرودینامیک ناپایدار نشان داده شده است و یک رویکرد ساده برای ارزیابی نیروهای جرم مجازی بر اساس دینامیک گردابی ارائه شده است.

کتاب ارائه شده است. یک دیدگاه مدرن در مورد دینامیک گردابی به عنوان چارچوبی برای درک و ایجاد اصول اساسی آیرودینامیک چسبناک و ناپایدار ارائه می دهد. این برای دانشجویان مقطع تحصیلات تکمیلی آیرودینامیک کلاسیک و محققانی است که مرزهای آیرودینامیک کاملاً ناپایدار و غیر کارآمد را بررسی می کنند.

This book opens with a discussion of the vorticity-dynamic formulation of the low Mach number viscous flow problem. It examines the physical aspects of the velocity and the vorticity fields, their instantaneous relationship, and the transport of vorticity in viscous fluids for steady and unsteady flows. Subsequently, using classical analyses it explores the mathematical aspects of vorticity dynamics and issues of initial and boundary conditions for the viscous flow problem. It also includes the evolution of the vorticity field which surrounds and trails behind airfoils and wings, generalizations of Helmholtz’ vortex theorems and the Biot-Savart Law. The book introduces a theorem that relates the aerodynamic force to the vorticity moment and reviews the applications of the theorem. Further, it presents interpretations of the Kutta-Joukowski theorem and Prandtl’s lifting line theory for vorticity dynamics and discusses wake integral methods. The virtual-mass effect is shown to be the seminal event in unsteady aerodynamics and a simple approach for evaluating virtual-mass forces on the basis of vorticity dynamics is presented.

The book presents a modern viewpoint on vorticity dynamics as the framework for understanding and establishing the fundamental principles of viscous and unsteady aerodynamics. It is intended for graduate-level students of classical aerodynamics and researchers exploring the frontiers of fully unsteady and non-streamlined aerodynamics.