Mechanics of Flow Similarities

مکانیک تشابه شامل تجزیه و تحلیل ابعاد، انجام شده توسط روش های مختلف، شباهت گازدینامیک و فناوری مدل است. تجزیه و تحلیل ابعاد، اعداد بدون بعد را ارائه می دهد که توسط آن چالش های فیزیکی خاص را می توان با تعداد کمتری از متغیرها توصیف کرد. بدین ترتیب ارزیابی مشکلات فیزیکی تسهیل می شود. برای دینامیک سیالات و انواع انتقال حرارت، رشته مکانیک تشابه در گذشته بسیار مهم بود، به طوری که پیشینه تاریخی همه افرادی که در توسعه این رشته مشارکت داشته اند برجسته شده است.

هدف شباهت گازدینامیک کلاسیک یافتن قوانینی بود که مهندس آیرودینامیک را قادر می‌سازد تا از میدان‌های جریان موجود به میدان‌های دیگر تبدیل شود که پارامترهای هندسی و سایر پارامترهای میدان جریان خاص را برآورده می‌کنند. بسیاری از این قوانین و یافته‌ها امروزه دیگر نقشی ندارند، زیرا بسیاری از روش‌های تجربی و نظری/عددی قوی در حال حاضر در دسترس هستند. در این کتاب به این مشکل پرداخته شده است.

یک تحقیق اخیر در مورد آیرودینامیک طولی وسایل نقلیه فضایی نشان داده است که شباهت‌های شگفت‌انگیز دیگری برای اعداد ماخ پروازهای مافوق صوت و مافوق صوت وجود دارد. به نظر می رسد، اگر یک تبدیل ساده اعمال شود، آشکارا اکثر آیرودینامیک طولی مستقل از پیکربندی های هندسی وسیله نقلیه فضایی در نظر گرفته شده است. بخشی از این کتاب به این یافته های جدید اختصاص دارد.

The mechanics of similarity encompasses the analysis of dimensions, performed by various procedures, the gasdynamic similarity and the model technology. The analysis of dimensions delivers the dimensionless numbers by which specific physical challenges can be described with a reduced number of variables. Thereby the assessment of physical problems is facilitated. For fluid dynamics and all sorts of heat transfer the discipline of the mechanics of similarity was so important in the past, that the historical background is highlighted of all the persons who have contributed to the development of this discipline.

The goal of the classical gasdynamic similarity was to find rules, which enables the aerodynamic engineer to perform transformations from existing flow fields to others, which meet geometrical and other specific flow field parameters. Most of these rules and findings do no longer play a role today, because a lot of potent experimental and theoretical/numerical methods are now available. This problem is addressed in the book.

A recent investigation regarding the longitudinal aerodynamics of space vehicles has revealed, that there exist other astonishing similarities for hypersonic and supersonic flight Mach numbers. It seems, that obviously most of the longitudinal aerodynamics is independent from the geometrical configurations of the space vehicle considered, if a simple transformation is applied. A section of this book is devoted to these new findings.