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Vórtice de inicio

Un vórtice inicial detrás del perfil de un ala, que se hizo visible al trazar la distribución de presión en una simulación CFD .

En dinámica de fluidos , el vórtice de partida es un vórtice que se forma en el aire adyacente al borde de salida de un perfil aerodinámico a medida que se acelera desde el reposo. [1] Abandona el perfil aerodinámico (que ahora tiene un "vórtice ligado" igual pero opuesto a su alrededor) y permanece (casi) estacionario en el flujo. [2] [3] [4] [5] Finalmente, se desintegra por la acción de la viscosidad , pero antes de hacerlo contribuye significativamente a la turbulencia de estela .

La presencia inicial (y bastante breve) de un vórtice de arranque cuando un perfil aerodinámico comienza a moverse fue predicha por los primeros aerodinámicos y finalmente fotografiada. [6] [7] [8]

Siempre que cambia la velocidad o el ángulo de ataque de un perfil aerodinámico, se deposita una cantidad correspondiente de vorticidad en la estela detrás del perfil aerodinámico, uniendo los dos vórtices de cola . Esta vorticidad es un continuo de mini-vórtices de arranque. La estela detrás de un avión es una lámina continua de vorticidad débil, entre los dos vórtices de cola, y esto explica los cambios en la fuerza de los vórtices de cola a medida que la velocidad aerodinámica del avión y el ángulo de ataque sobre el ala cambian durante el vuelo. [9] (La fuerza de un vórtice no puede cambiar dentro del fluido excepto por la acción disipativa de la viscosidad . Los vórtices forman bucles continuos de fuerza constante, o terminan en el límite del fluido, generalmente una superficie sólida como el suelo).

El vórtice inicial es importante para comprender la condición de Kutta y su papel en la circulación alrededor de cualquier perfil aerodinámico que genere sustentación .

El vórtice de arranque tiene ciertas similitudes con la "pluma de arranque" que se forma en el borde delantero de un chorro de fluido, cuando un fluido se inyecta en otro en reposo. Véase pluma (hidrodinámica) .

Referencias

Notas

  1. ^ Clancy, LJ, Aerodinámica , Figura 4.7
  2. ^ "Shed Vortex". Centro de Investigación Glenn de la NASA . Consultado el 24 de febrero de 2023 .
  3. ^ Clancy, LJ, Aerodinámica , Figura 4.8
  4. ^ Millikan, Clark B., Aerodinámica del avión , Figura 1.56
  5. ^ Massey, BS Mecánica de fluidos , Fig. 9.32, 2.ª edición
  6. ^ Millikan, Clark B., Aerodinámica del avión , Figura 1.55
  7. ^ Prandtl, L., y Tietjens, OG, Mecánica hidroeléctrica y aerodinámica aplicada , Figuras 42-55, McGraw-Hill, Nueva York (1934)
  8. ^ Massey, BS, Mecánica de fluidos , Fig. 9.33, 2.ª edición
  9. ^ "Esta formación de vórtice inicial ocurre no sólo cuando un ala se pone en movimiento por primera vez, sino también cuando la circulación alrededor del ala cambia posteriormente por cualquier razón." Millikan, Clark B., Aerodynamics of the Airplane , página 65

Véase también