El efecto Meredith es un fenómeno por el cual la resistencia aerodinámica producida por un radiador de refrigeración puede compensarse mediante un diseño cuidadoso del conducto de refrigeración, de modo que se produzca un empuje útil mediante la expansión del aire caliente en el conducto. El efecto se descubrió en la década de 1930 y adquirió mayor importancia a medida que las velocidades de los aviones con motor de pistón aumentaron durante la década siguiente.
El efecto Meredith se produce cuando el aire que circula por un conducto se calienta mediante un intercambiador de calor o radiador que contiene un fluido de trabajo caliente. Normalmente, el fluido es un refrigerante que transporta el calor residual de un motor de combustión interna. [2]
El conducto debe viajar a una velocidad significativa con respecto al aire para que se produzca el efecto. El aire que fluye hacia el conducto encuentra resistencia de arrastre de la superficie del radiador y se comprime debido al efecto de aire de impacto . A medida que el aire fluye a través del radiador se calienta , elevando ligeramente su temperatura y aumentando su volumen. El aire caliente y presurizado sale entonces a través del conducto de escape que tiene una forma convergente, es decir, que se estrecha hacia atrás. Esto acelera el aire hacia atrás y la reacción de esta aceleración contra la instalación proporciona un pequeño empuje hacia delante. [3] El aire se expande y disminuye la temperatura a medida que pasa a lo largo del conducto, antes de emerger para unirse al flujo de aire externo. De este modo, se logran los tres procesos de un ciclo Brayton abierto : compresión, adición de calor a presión constante y expansión. El empuje obtenible depende de la relación de presión entre el interior y el exterior del conducto y la temperatura del refrigerante. [2] El punto de ebullición más alto del etilenglicol en comparación con el agua permite que el aire alcance una temperatura más alta aumentando el empuje específico.
Si el empuje generado es menor que la resistencia aerodinámica de los conductos y del radiador, el sistema sirve para reducir la resistencia aerodinámica neta de la instalación del radiador. Si el empuje generado supera la resistencia aerodinámica de la instalación, todo el conjunto aporta un empuje neto hacia delante al vehículo.
El efecto Meredith inspiró los primeros trabajos estadounidenses sobre el conducto aerotermodinámico o estatorreactor , debido a la similitud de sus principios de funcionamiento. [2] En tiempos más recientes, el fenómeno se ha utilizado en los coches de carreras montando los radiadores de refrigeración del motor en túneles. [4]
FW Meredith era un ingeniero británico que trabajaba en el Royal Aircraft Establishment (RAE) de Farnborough . Al reflexionar sobre los principios de la refrigeración líquida, se dio cuenta de que lo que tradicionalmente se consideraba calor residual, que se transfería a la atmósfera mediante un refrigerante en un radiador, no tenía por qué perderse. El calor añade energía al flujo de aire y, con un diseño cuidadoso, esto puede utilizarse para generar empuje. El trabajo se publicó en 1936. [3]
El fenómeno se conoció como el "efecto Meredith" y fue rápidamente adoptado por los diseñadores de prototipos de aviones de combate que se encontraban en desarrollo, incluidos el Supermarine Spitfire y el Hawker Hurricane , cuyo motor Rolls-Royce PV-12, más tarde llamado Merlin , se refrigeraba con etilenglicol. Un ejemplo temprano de un radiador de efecto Meredith se incorporó en el diseño del Spitfire para el primer vuelo del prototipo el 5 de marzo de 1936. [5]
Muchos ingenieros no comprendían los principios de funcionamiento de este efecto. Un error común era la idea de que el motor radial refrigerado por aire sería el más beneficiado, porque sus aletas funcionaban a una temperatura más alta que el radiador de un motor refrigerado por líquido, error que persistió hasta 1949. [2]