En dinámica de fluidos , una estela puede ser:
La estela es la región de flujo perturbado (a menudo turbulento ) aguas abajo de un cuerpo sólido que se mueve a través de un fluido, causado por el flujo del fluido alrededor del cuerpo.
Para un cuerpo contundente en flujo externo subsónico , por ejemplo las cápsulas Apollo u Orion durante el descenso y el aterrizaje, la estela está enormemente separada y detrás del cuerpo hay una región de flujo inverso donde el flujo se mueve hacia el cuerpo. Este fenómeno se observa a menudo en las pruebas de aeronaves en túneles de viento , y es especialmente importante cuando se trata de sistemas de paracaídas , porque a menos que las líneas del paracaídas extiendan la cubierta más allá de la región de flujo inverso, el paracaídas puede no inflarse y, por lo tanto, colapsar. Los paracaídas desplegados en estelas sufren déficits de presión dinámica que reducen sus fuerzas de arrastre esperadas . A menudo se realizan simulaciones de dinámica de fluidos computacional de alta fidelidad para modelar flujos de estela, aunque dicho modelado tiene incertidumbres asociadas con el modelado de turbulencia (por ejemplo, implementaciones RANS versus LES ), además de efectos de flujo inestable. Las aplicaciones de ejemplo incluyen la separación de etapas de cohetes y la separación de almacenes de aeronaves.
En fluidos (líquidos) incompresibles como el agua, se crea una estela de proa cuando una embarcación se mueve a través del medio; Como el medio no se puede comprimir, debe desplazarse, lo que da como resultado una onda. Como ocurre con todas las formas de onda , se propaga hacia afuera desde la fuente hasta que su energía se supera o se pierde, generalmente por fricción o dispersión .
El parámetro adimensional de interés es el número de Froude .
Las aves acuáticas y los barcos que se mueven sobre la superficie del agua producen un patrón de estela, explicado matemáticamente por primera vez por Lord Kelvin y conocido hoy como patrón de estela de Kelvin . [1]
Este patrón consta de dos líneas de estela que forman los brazos de un galón, V, con la fuente de la estela en el vértice de la V. Para un movimiento suficientemente lento, cada línea de estela está desplazada de la trayectoria de la fuente de la estela alrededor de arcos sin (1/3) = 19,47° y está formado por ondas plumosas en un ángulo de aproximadamente 53° con respecto a la trayectoria.Lo anterior describe una estela ideal, donde los medios de propulsión del cuerpo no tienen ningún otro efecto sobre el agua. En la práctica, el patrón de olas entre los frentes de onda en forma de V generalmente se mezcla con los efectos del contraflujo de la hélice y los remolinos detrás de la popa (generalmente de extremos cuadrados) del barco.
El ángulo Kelvin también se deriva para el caso de aguas profundas en las que el fluido no fluye con diferentes velocidades o direcciones en función de la profundidad ("cizallamiento"). En los casos en que el agua (o el fluido) sufre cizallamiento, los resultados pueden ser más complicados. [2] Además, el modelo de aguas profundas ignora la tensión superficial, lo que implica que la fuente de onda es grande en comparación con la longitud capilar .
Las "zonas sin estelas" pueden prohibir las estelas en los puertos deportivos , cerca de los amarres y a cierta distancia de la costa [3] para facilitar la recreación de otros barcos y reducir los daños que causan las estelas. A los barcos angostos a motor en los canales británicos no se les permite crear un rompiente (una estela lo suficientemente grande como para crear una ola rompiente ) a lo largo de las orillas, ya que esto las erosiona. Esta regla normalmente restringe estos buques a 4 nudos (4,6 mph; 7,4 km/h) o menos.
Los velorios se utilizan ocasionalmente de forma recreativa. Los nadadores, las personas que viajan en motos acuáticas y los mamíferos acuáticos como los delfines pueden montar en la vanguardia de una estela. En el deporte del wakeboard la estela se utiliza como salto. La estela también se utiliza para impulsar a un surfista en el deporte del wakesurf . En el deporte del waterpolo , el portador de la pelota puede nadar mientras avanza la pelota, impulsado hacia adelante con la estela creada por la alternancia de brazadas en estilo crol , técnica conocida como regate .
