Pokud dochází k turbulentnímu proudění tekutin kolem těles, tlaková síla za tělesem je menší než před ním a roste odporová síla. Jaký to má vliv na aerodynamiku?
Rozdíly v proudění
Hydrodynamika, věda zabývající se prouděním tekutin (kapalin a plynů). Hydrodynamika je jednou z vlastností tekutin, díky níž se částice tekutin pohybují svým neuspořádaným pohybem a zároveň se pohybují i ve směru proudění. Tekutina (kapalina i plyn) zpravidla proudí z místa o vyšším tlaku do místa s tlakem nižším.
Proudění lze rozdělit například podle časového hlediska na stacionární (ustálené) a nestacionární (neustálené). V případě stacionárního proudění mluvíme o proudění, při kterém se každá částice tekutiny pohybuje stejnou rychlostí. Při nestacionárním proudění se částice kapaliny pohybují různou rychlostí, podle toho, v jaké části trubice se nacházejí.
Pohyb částic popisujeme pomocí takzvaných proudnic. Proudnici si můžeme představit jako proudovou čáru, jejíž trasa ukazuje pohyb jednotlivých částic při proudění tekutin (kapalin i plynů) v uzavřeném prostoru (například proudění v trubici). Každým bodem proudící kapaliny prochází v jednom okamžiku právě jedna proudnice. Proudnice se vzájemně mezi sebou neprotínají. Z trubice nemůže kapalina odtéct ani přitéct. Kapalina uvnitř proudové trubice vytváří proudové vlákno.
Proudnice používáme pro zakreslení proudění částic v tekutině. Jestliže jsou proudnice rovnoběžné, hovoříme o laminárním proudění. Například při obtékání tělesa ve vodě (kámen ve vodě, loďka na vodě), při malé rychlosti je laminární proudění rozloženo tak, že jeho síly působí na těleso ve vodě velmi malou tlakovou odporovou silou.
Pokud jsou však proudnice různoběžné a různě zakřivené, jedná se o proudění turbulentní. Dochází k němu při zvětšení rychlosti částic v tekutině. Turbulentní proudění lze zaznamenat například u vzlétajícího letadla (vzdušné víry za motory), ale i u plující lodi. Pokud se loď otočí v proudící kapalině bokem, dojde ke snížení tlaku kapaliny za lodí, a ke zvýšení odporové síly před lodí, a tak dojde ke vzniku vírů za lodí.
Rozdíl mezi laminárním a turbulentním proudění lze popsat i na tenkém svazku cigaretového dýmu. Pokud cigareta leží na popelníku a okolní vzduch je v klidu, tvoří cigaretový dým laminární proudění. Jednotlivé proudnice stoupajícího dýmu rovnoběžně a stejně stoupají. Po dosažení určité výšky dojde k víření a zamotávání proudnic, v tomto okamžiku mluvíme o turbulentním proudění cigaretového dýmu.
Proudnici lze vidět i v tekoucí řece, nasypeme- li do ní drobné kousky trávy nebo listí.
S prouděním tekutin platí stejná pravidla proudění, jak u kapalin, tak u plynů. V případě kapalin, mluvíme o hydrodynamice. V případě plynů se jedná o aerodynamiku. Aerodynamika významně ovlivňuje například návrhy pro design při vyrábění automobilů, motorek, závodních vozů, dokonce i jízdních kol. Při navrhování konstrukcí lodí se zohledňují samozřejmě také její hydrodynamické vlastnosti. Obecně platí pravidlo, že čím menší odpor klade těleso, tím je energeticky úspornější při pohybu a rychlejší v prostředí, ve kterém se pohybuje.