Aerodynamica is de studie van de wind (aero) die krachten uitoefent en daardoor een beweging veroorzaakt (dynamica). De wind stellen we voor aan de hand van stroomlijnen.


Wat zijn stroomlijnen?
(Boek 12.1)
Er bestaan twee soorten stromingen, een turbulente en een laminaire. Voor de wind en op ruime windse koersen worden vooruitgeduwd door de weerstand van de wind. Op deze moment hebben we met een turbulente luchtstroming te maken.

Turbulente stroming

   bordschema turbulente stroming
 
Het filmpje hieronder toont een turbulente stroming achter de cilinder. De rest van het fluïdum volgt een laminaire stroming
 
Laminaire stroming en Bernouilli
(boek 12.2.1-12.2.2)

YouTube Video

     
 
 
Stroomlijnen rond een vleugelprofiel, onderdruk en overdruk
(boek 12.2.3)
    
 
Het drukprofiel rond een vleugel, optimale lift
(boek 12.2.3-12.2.4)
 
Bordschema
 
Optimale lift
(Boek 12.2.4)
De grootte van de liftkracht hangt af van het vleugeloppervlak, de snelheid van de stroming en de hoek van de vleugel. Als je naast de filmpjes en het boek nog meer uitleg wil over de liftkracht, kan je zeker eens op Wikipedia kijken.

Het onderstaand filmpje toont hoe stroomlijnen precies rond een vleugelprofiel stromen en wat er gebeurt met de stroming als de hoek verandert. Dit filmpje is trouwens geen computersimulatie maar de stroomlijnen zijn echt gefilmd door rook te gebruiken.
 
Het volgende filmpje geeft verschillende grootheden weer en hoe ze evolueren als de hoek van de vleugel wordt aangepast.
  • Eerst de snelheidsgradiënt: verschillende snelheden in verschillende kleuren met hoogste snelheid in het rood en laagste in het blauw
    • Je ziet dat de snelheid bovenaan de top van de vleugel het grootst is, hier ga je dus ook minder druk hebben (kijk maar verder) en krijgen we dus onderdruk
    • De snelheid vergroot aan de top als we meer naar de optimale hoek toegaan
    • Vanaf de hoek te groot wordt, laten de stroomlijnen de vleugel los op het einde, waardoor de snelheid daar ineens helemaal daalt
    • Onderaan de vleugel is de snelheid veel trager
  • Dan de drukgradiënt: de verschillende drukken die bestaan rond de vleugel met hoogste druk rood (overdruk) en laagste druk blauw (onderdruk)
    • De onderdruk aan de bovenkant en overdruk aan de onderkant van de vleugel zijn zeer duidelijk
    • De zone met onderdruk vergroot naar de optimale hoek toe, maar neemt weer af als we die hoek voorbij zijn
    • wanneer de vleugel in stall komt (te grote hoek), zie je dat het stroomlijnenpatroon helemaal verstoort wordt
  • tot slot de turbulentie in de stroming met blauw een laminaire stroom en gaande naar rood voor een zeer turbulente stroom
    • Hier zie je duidelijk de stall die optreedt vanaf een te grote hoek
 
Interactie grootzeil en voorzeil
(boek 12.2.5-12.2.6-12.2.7)
 
 
Een goede uitleg van dit hoofdstuk kan je ook op de North Sails website vinden (in het Engels).