Un vórtice en herradura causado por una distribución uniforme (puramente teórica) de sustentación sobre el ala de un avión. También se muestra el vórtice inicial.Cualquier cambio en la distribución de sustentación genera un vórtice de salida, según la teoría de la línea de sustentación . También se muestra el vórtice inicial.Una distribución de sustentación realista provoca la eliminación de un patrón de vorticidad complejo detrás del avión.
El modelo de vórtice en herradura es una representación simplificada del sistema de vórtice presente en el flujo de aire alrededor de un ala . Este sistema de vórtices está modelado por el vórtice ligado (unido al ala) y dos vórtices posteriores , por lo que tiene una forma que recuerda vagamente a una herradura . [1] [2] Se genera un vórtice inicial 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 posteriores que eventualmente se disipan muy detrás del avión.
El modelo de vórtice de herradura no es realista porque implica una circulación uniforme (y por tanto, según el teorema de Kutta-Joukowski , una elevación uniforme) en todas las secciones de la envergadura . En un modelo más realista, la teoría de la línea de elevación , la fuerza del vórtice varía a lo largo de la envergadura, y la pérdida de fuerza del vórtice se elimina como una lámina de vórtice a lo largo del borde de salida, en lugar de como un solo rastro en las puntas de las alas. [5] Sin embargo, el modelo de vórtice de herradura más simple utilizado con una envergadura efectiva reducida pero con la misma circulación en el plano medio proporciona un modelo adecuado para los flujos inducidos lejos de la aeronave.
El término vórtice de herradura también se utiliza en ingeniería eólica para describir el patrón de flujo creado por fuertes vientos alrededor de la base de un edificio alto. Este efecto se ve amplificado por la presencia de un edificio bajo justo contra el 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 los libros de texto de ingeniería eólica contemporáneos. [7]
En hidrodinámica, se forma una forma de vórtice de herradura alrededor de los acantilados en el agua que fluye, por ejemplo alrededor de los pilares de los puentes. [8] Pueden causar socavación de los materiales del lecho tanto aguas arriba como aguas abajo del muelle. [ cita necesaria ]
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
^ "Arrojar vórtice". 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, ANUNCIO. Sabio, AFE. Entorno de viento alrededor de los edificios, ilustración de portada
^ Cook, Nueva Jersey. La 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 en herradura' increíblemente rara en Nevada y mantuvo ocupados a los creadores de memes". Independiente.es decir . 12 de marzo de 2018 . Consultado el 12 de marzo de 2018 .
Referencias
Anderson, John D. (2007), Fundamentos de la aerodinámica , Sección 5.3 (4ª ed.), McGraw-Hill, Nueva York NY. ISBN 978-0-07-295046-5
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