Aerodinámica

Aerodinámica

El paso del ala de un avión crea unvórtice identificable por el humo coloreado.

La aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia las acciones que aparecen sobre los cuerpos sólidos cuando existe un movimiento relativo entre éstos y el fluido que los baña, siendo éste último un gas y no un líquido, caso éste que se estudia en hidrodinámica.

Índice

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• 1 Introducción

• 2 Problemas aerodinámicos

• 3 Véase también

• 4 Referencias

• 5 Enlaces externos

Introducción[editar • editar código]

La aerodinámica se desarrolla a partir de las ecuaciones de Newton . Con las ecuaciones de continuidad, cantidad de movimiento y energía se pueden obtener modelos que describen el movimiento de los fluidos. Un caso particular ocurre cuando el movimiento del fluido es estacionario, es decir, las propiedades del fluido sólo cambian con la posición en el campo fluido pero no con el tiempo, y cuando además se puede despreciar la viscosidad del fluido. Con estas dos características, movimiento estacionario y no viscoso, se puede obtener una función potencial que al ser derivada se obtenga la velocidad del fluido en cada punto del campo. Una vez hayamos obtenido la velocidad del fluido, podremos hallar otras magnitudes importantes. La aerodinámica clásica que explica cómo se genera la sustentación en los perfiles aerodinámicos se basa en movimientos potenciales. Este tipo de movimiento es ideal, ya que la viscosidad nula nunca se consigue.

Modelando el campo del fluido es posible calcular, en casi todos los casos de manera aproximada, las fuerzas y los momentos que actúan sobre el cuerpo o cuerpos sumergidos en el campo fluido. La relación entre fuerzas sobre un cuerpo moviéndose en el seno de un fluido y las velocidades viene dada por los coeficientes aerodinámicos. Existen coeficientes que relacionan la velocidad con las fuerzas y coeficientes que relacionan la velocidad con el momento. Conceptualmente los más sencillos son los primeros, que dan la fuerza de sustentación , la resistencia aerodinámica y fuerza lateral en términos del cuadrado de la velocidad (V2), la densidad del fluido (ρ) y el área transversal (St):

• Coeficiente de sustentación

• Coeficiente de resistencia

• Coeficiente de fuerza lateral

Debido a la complejidad de los fenómenos que ocurren y de las ecuaciones que los describen, son de enorme utilidad tanto los ensayos prácticos (por ejemplo ensayos en túnel de viento) como los cálculos numéricos de la aerodinámica numérica.

Problemas aerodinámicos[editar • editar código]

Se han establecido varias clasificaciones, entre las cuales hay que destacar:

• según su aplicación: aerodinámica aeronáutica (o simplemente aerodinámica) y aerodinámica civil

• según la naturaleza del fluido: compresible e incompresible

• según el número de Mach característico del problema:

• subsónico (M<1: subsónico incompresible M<0,3y subsónico compresible M<0,8)

• transónico (M cercano a 1)

• supersónico (M>1)

• hipersónico (M>6).1

Véase también[editar • editar código]

• Resistencia aerodinámica

• Vorticidad

Referencias[editar • editar código]

1. Ir a↑ En sentido estricto, la frontera entre supersónico e hipersónico no depende de la velocidad: se llama régimen hipersónico cuando se produce disociación de los elementos que forman el aire, aunque normalmente este fenómeno ocurre a altos números de Mach.

Enlaces externos[editar • editar código]

• Wikimedia Commons alberga contenido multimedia sobre Aerodinámica.

• Wikcionario tiene definiciones para aerodinámica.

• ¿Cómo vuela un avión? Explicación ingenieril para todo el mundo. Punto de vista: analítico, numérico y experimental.

• Aerodinámica aplicada (en inglés)

• Página web de la NASA

• Estudios avanzados de aerodinámica (en inglés)

• En el túnel del viento. Revista cesvimap. Marzo de 2007

1.2 PRINCIPIOS AERODINAMICOS.

Aerodinámica es la parte de la mecánica de fluidos que estudia los gases en movimiento y las fuerzas o reacciones a las que están sometidos los cuerpos que se hallan en su seno. A la importancia propia de la aerodinámica hay que añadir el valor de su aportación a la aeronáutica. De acuerdo con el número de Mach o velocidad relativa de un móvil con respecto al aire, la aerodinámica se divide en subsónica y supersónica según que dicho número sea inferior o superior a la unidad.

Hay ciertas leyes de la aerodinámica, aplicables a cualquier objeto moviéndose a través del aire, que explican el vuelo de objetos más pesados que el aire. Para el estudio del vuelo, es lo mismo considerar que es el objeto el que se mueve a través del aire, como que este objeto esté inmóvil y es el aire el que se mueve (de esta ultima forma se prueban en los túneles de viento prototipos de aviones).

Es importante que el piloto obtenga el mejor conocimiento posible de estas leyes y principios para entender, analizar y predecir el rendimiento de un aeroplano en cualesquiera condiciones de operación. Los aquí dados son suficientes para este nivel elemental, no pretendiéndose una explicación ni exhaustiva ni detallada de las complejidades de la aerodinámica.

1.2.1 Teorema de Bernoulli.

Daniel Bernoulli comprobó experimentalmente que "la presión interna de un fluido (líquido o gas) decrece en la medida que la velocidad del fluido se incrementa", o dicho de otra forma "en un fluido en movimiento, la suma de la presión y la velocidad en un punto cualquiera permanece constante", es decir que p + v = k.

Para que se mantenga esta constante k, si una partícula aumenta su velocidad v será a costa de disminuir su presiónp, y a la inversa.

El teorema de Bernoulli se suele expresar en la forma p+1/2dv² = constante, denominándose al factor p presión estática y al factor 1/2dv² presión dinámica.(1)

p + 1/2 dv² = k; 1/2 dv² = pd

p=presión en un punto dado. d=densidad del fluido. v=velocidad en dicho punto. pd=presión dinámica.

Se puede considerar el teorema de Bernoulli como una derivación de la ley de conservación de la energía. El aire esta dotado de presión p, y este aire con una densidad d fluyendo a una velocidad v contiene energía cinética lo mismo que cualquier otro objeto en movimiento (1/2 dv²=energía cinética). Según la ley de la conservación de la energía, la suma de ambas

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