Un vórtice en forma de herradura causado por una distribución uniforme de sustentación (puramente teórica) sobre el ala de un avión. También se muestra el vórtice inicial.Según la teoría de la línea de sustentación , cualquier cambio en la distribución de la sustentación genera un vórtice de cola . También se muestra el vórtice inicial.Una distribución realista de la sustentación provoca la desaparición de un patrón de vorticidad complejo detrás del avión.
El modelo de vórtice en herradura es una representación simplificada del sistema de vórtices presente en el flujo de aire alrededor de un ala . Este sistema de vórtices está modelado por el vórtice ligado (ligado al ala) y dos vórtices de cola , por lo que tiene una forma que recuerda vagamente a una herradura . [1] [2] Un vórtice inicial se desprende cuando el ala comienza a moverse a través del fluido. Este vórtice se disipa bajo la acción de la viscosidad , [3] al igual que los vórtices de cola que finalmente se disipan muy por detrás de la aeronave.
El modelo de vórtice en herradura no es realista porque implica una circulación uniforme (y, por lo tanto, según el teorema de Kutta-Joukowski , una sustentación uniforme) en todas las secciones de la envergadura . En un modelo más realista, la teoría de la línea de sustentación , la fuerza del vórtice varía a lo largo de la envergadura y la pérdida de fuerza del vórtice se desprende como una lámina de vórtice a lo largo del borde de salida, en lugar de como una sola estela en las puntas de las alas. [5] Sin embargo, el modelo de vórtice en herradura más simple utilizado con una envergadura efectiva reducida pero la misma circulación en el plano medio proporciona un modelo adecuado para los flujos inducidos lejos del avión.
El término vórtice en herradura también se utiliza en ingeniería eólica para describir el patrón de flujo creado por vientos fuertes alrededor de la base de un edificio alto. Este efecto se amplifica por la presencia de un edificio de poca altura justo en dirección contraria al viento. Este efecto se estudió en el Building Research Establishment del Reino Unido entre 1963 y 1973 [6] y la causa del efecto se describe en libros de texto contemporáneos de ingeniería eólica. [7]
En hidrodinámica, se forma una especie de vórtice en forma de herradura alrededor de cuerpos rocosos en el agua que fluye, por ejemplo, alrededor de los pilares de un puente. [8] Pueden causar erosión de los materiales del lecho tanto aguas arriba como aguas abajo del pilar. [ cita requerida ]
En la naturaleza, un vórtice de herradura puede provocar la formación de una nube de herradura . [9]
Notas
^ Millikan, Clark B., Aerodinámica del avión , Figura 1.35
^ McCormick, Barnes W., Aerodinámica, aeronáutica y mecánica de vuelo , Capítulo 3
^ "Shed Vortex". Centro de Investigación Glenn de la NASA . Consultado el 24 de febrero de 2023 .
^ McCormick, Barnes W., Aerodinámica, aeronáutica y mecánica de vuelo , Capítulo 4
^ McCormick, Barnes W., Aerodinámica, aeronáutica y mecánica de vuelo , Figura 4.21
^ Penwarden, AD. Wise, AFE. Entorno eólico alrededor de los edificios, ilustración de portada
^ Cook, NJ. Guía del diseñador para la carga de viento en estructuras de edificios, Parte 1, Figura 8.7
^ Dargahi, Bijan (1989). "El campo de flujo turbulento alrededor de un cilindro circular". Experimentos en fluidos . 8 : 1–12. doi :10.1007/BF00203058.
^ "Se detectó una 'nube de herradura' increíblemente rara en Nevada y mantuvo ocupados a los creadores de memes". Independent.ie . 12 de marzo de 2018 . Consultado el 12 de marzo de 2018 .
Referencias
Anderson, John D. (2007), Fundamentos de aerodinámica , Sección 5.3 (4.ª ed.), McGraw-Hill, Nueva York, NY. ISBN 978-0-07-295046-5
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