ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL ANGULO DE ATAQUE DEL FLUIDO EXTERNO SOBRE PERFILES NACA EN LOS COEFICIENTES CD Y CL

ANALISIS DE LA INFLUENCIA DEL ANGULO DE ATAQUE DEL FLUIDO EXTERNO SOBRE PERFILES NACA EN LOS COEFICIENTES CD Y CL

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RESUMEN

Los alabes es uno de los elementos más importantes en el diseño de superficies sustentadoras.

Ya que esta fuerza sustentadora depende asimismo del ángulo de ataque, la velocidad del fluido así como la geometría del mismo perfil, se simulara en Solidworks el fenómeno físico para poder determinar las fuerzas que actúan sobre ella (Sustentación y arrastre, esta última no es despreciable en el fenómeno), y así mismo los coeficientes respectivos.

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I.-GENERALIDADES

1.1INTRODUCCION

En aeronáutica se denomina perfil alar, perfil aerodinámico o simplemente perfil, a la forma plana que al desplazarse a través del aire es capaz de crear a su alrededor una distribución de presiones que genere sustentación.

El propósito de este informe es analizar cómo influye el ángulo de ataque de los perfiles alar NACA6412 sobre los coeficientes de arrastre y sustentación.

Perfil NACA6412

El informe se centrara en hacer un análisis de Solidworks sobre el perfil NACA6412, y lograr hallar las fuerzas de arrastre y sustentación, y sus coeficientes, para luego generar un gráfico donde podamos observar la influencia de estos coeficientes conforme aumente el ángulo de ataque

1.2 IMPORTANCIA Y/O JUSTIFICACION

Observaremos como se generan mediante se incrementan las velocidades del fluido externo y el ángulo de ataque, y la importancia de esto a la tecnología basada en mecánica de fluidos.

1.3 OBJETIVOS DEL PROYECTO

-Hallar la influencia del ángulo de ataque sobre los coeficientes CD y CL

1.4 DESCRIPCION DEL FLUJO

-Flujo Permanente

-Flujo Incomprensible (Agua)

-Flujo Plano 2D (Sin gravedad)

-Superficie sin Rugosidad

II.- MARCO TEORICO

La sustentación es la fuerza generada sobre un cuerpo que se desplaza a través de un fluido, de dirección perpendicular a la de la velocidad de la corriente incidente.

Como con otras fuerzas aerodinámicas, en la práctica se utilizan coeficientes adimensionales que representan la efectividad de la forma de un cuerpo para producir sustentación y se usan para facilitar los cálculos y los diseños.

El modelo matemático de la fuerza de sustentación es:

donde:

L es la fuerza de sustentación en newton.

ρ es la densidad del fluido, en kg/m3.

V es la velocidad, en m/s.

A es el área de referencia del cuerpo (también llamado "superficie alar "), representado por m2.

CL es el coeficiente de sustentación. Como el resto de coeficientes aerodinámicos, es adimensional. Este coeficiente se halla experimentalmente de acuerdo a:

Ejemplo de cómo actúa la fuerza de Sustentación en un perfil Alar Aerodinámico:

En aerodinámica

Es la principal fuerza que permite que una aeronave con alas se mantenga en vuelo.

Ésta, al ser mayor que el peso total de la aeronave, le permite despegar.

Para la sustentación se utiliza la notación L, del término inglés lift o sustentación en español, y CL para el coeficiente de sustentación, el cual siempre se busca sea lo mayor posible.

Además, la sustentación, y en consecuencia, su coeficiente, dependen directamente del ángulo de ataque, aumentando según aumenta éste hasta llegar a un punto máximo o a un ángulo de ataque crítico, después del cual el flujo de aire que pasa sobre el extradós (superficie del ala), no logra recorrer en su totalidad y mantenerse adherido al perfil aerodinámico, dando lugar a la entrada en pérdida (stall, en inglés) existiendo así los dispositivos de hipersustentación como los slots y slats para continuar con la diferencia de presiones y por lo tanto con la sustentación.

Flujo al lo largo de un perfil: los puntos se mueven con el flujo. Observar que las velocidades son mucho mayores en la superficie superior (extrados) que en la inferior (intradós) . Los puntos negros están en función de la escala de tiempo, y se separan a partir del borde de ataque. Perfil Kármán–Trefftz airfoil, con valores μx = –0.08, μy = +0.08 y n = 1.94. Angulo de ataque 8°, flujo potencial.

Fuerzas que actúan sobre un perfil, Mostrando la Sustentación oponiéndose al peso, y el impulso o tracción oponiéndose a la resistencia aerodinámica

Ejemplo de gráfica coeficiente de sustentación-ángulo de ataque.

El punto más alto dela curva corresponde a la sustentación máxima, a partir del cual el aumento del ángulode ataque produce una disminución en la sustentación, siendo el peso mayor que la misma con lo que la aeronave deja de volar.

FAMILIAS DE PERFILES AERODINÁMICOS

Gran parte del trabajo de tabulación de características aerodinámicas de perfiles ha sido desarrollado por el National Mvisory Comrnittee of Aeronautics (NACA), la cual es antecesora de la National Aeronautics and Space Administration (NASA).

La nomenclatura de los perfiles NACA es:

NACA-Cuatro cifras

La primera cifra indica la máxima flecha de la línea media en % de la cuerda, la segunda cifra indica la distancia desde el borde de ataque hasta la posición de la máxima flecha de la línea media y las dos ultimas cifras el espesor máximo en % de la cuerda (espesor relativo). Por ejemplo, el perfil NACA2415, es un perfil que tiene un2% de altura máxima de la línea media, situado si 40% del borde de ataque y con un espesor relativo del 15%.

La línea media (curvatura) del perfil está dada por dos parábolas tangentes en el punto de máxima línea medía

NACA-Cinco cifras

La primera cifra indica el valor del coeficiente de sustentación ideal de la curvatura del perfil multiplicado por 20 y dividido por 3. Las dos siguientes indican el doble de la posición de la máxima flecha de la línea media (curvatura) en %de la cuerda. Las dos últimas el espesor igual que en el caso del perfile NACA-cuatro cifras.

El espesor es el mismo que para el perfil NACA-Cuatro cifras

.La curvatura se obtiene mediante

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