Laboratorio - Desprendimiento de la Capa Limite en Perfiles Aerodinámicos.doc

8/17/2019 Laboratorio - Desprendimiento de la Capa Limite en Perfiles Aerodinámicos.doc

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LABORATORIO NLABORATORIO N00 99

Desprendimiento de la Capa Limite en Perfiles AerodinámicosDesprendimiento de la Capa Limite en Perfiles Aerodinámicos

1. Objetivos:

Estudiar y visualizar tanto el comportamiento de la capa lomote sobre perfiles aerodinámicos.

Entender la importancia del desprendimiento de la capa limites sobre perfiles aerodinámicos.

Conocer las variaciones de los parámetros de velocidad y presion en las ubicaciones del perfil.

Determinar experimentalmente los campos adimensionales de las velocidades en la Capa Límite

laminar y turbulenta

2. Fundamento teórico

El tamaño y los efectos de separación o desprendimiento del flujo ue se forma detrás de numerosos

cuerpos sumer!idos" se pueden reducir si se les da a estos #ltimos una forma aerodinámica. El objetivo

principal es de reducir la !radiente de presión adversa ue se presenta detrás del punto de má$imoespesor del cuerpo.

SustentaciónEc%e un vistazo a la animación del perfil cortado &sección transversal' del ala de un avión. La razón por la ue un aeroplano puede volar es ue el aire ue se desliza a lo lar!o de la superficie superior del ala

se mueve más rápidamente ue el de la superficie inferior. Esto implica una presión más baja en la

superficie superior" lo ue crea la sustentación" es decir" la fuerza de empuje %acia arriba ue permiteal avión volar. La sustentación es perpendicular a la dirección del viento. El fenómeno de la

sustentación es desde %ace si!los bien conocido por la !ente ue trabaja en la construcción de tejados(

saben" por e$periencia" ue el material de la cara a sotavento del tejado &la cara ue no da al viento' es

arrancado rápidamente" si no está correctamente sujeto a su estructura.

Desprendimiento de la capa limite sobre perfles aerodinámicos )


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PERDIDAS DE SUSE!A"I#!

A%ora bien" *u+ es lo ue ocurre cuando un avión se inclina demasiado %acia atrás en un intento de

subir más rápidamente, La sustentación del ala va de %ec%o a aumentar" pero en

El dibujo puede verse ue" de repente" el flujo de aire de la superficie superior deja de estar en

contacto con la superficie del ala. En su lu!ar" el aire !ira alrededor de un vórtice irre!ular &condiciónue tambi+n se conoce como turbulencia'. -ruscamente" la sustentación derivada de la baja presión en

la superficie superior del ala desaparece. Este fenómeno es conocido como $%rdida de sustentación.n avión perderá la sustentación si la forma del ala va disminuyendo demasiado rápidamente

conforme el aire se mueve a lo lar!o de su dirección !eneral de movimiento &por supuesto" no va a ser

el ala propiamente dic%a la ue cambie su forma" sino el án!ulo ue forma el ala con la dirección

!eneral de la corriente" tambi+n conocido como &n'u(o de ata)ue" ue %a sido aumentado en el dibujode arriba'. /bserve ue la turbulencia es creada en la cara $osterior del ala en relación con la corrientede aire.

La p+rdida de sustentación puede ser provocada si la superficie del ala del avión &o la pala delrotor de un aero!enerador' no es completamente uniforme y lisa. na mella en el ala o en la pala del

rotor" o un trozo de cinta ad%esiva" pueden ser suficiente para iniciar una turbulencia en la parte trasera"

incluso si el án!ulo de ataue es bastante peueño. /bviamente" los diseñadores de aviones intentan

evitar la p+rdida de sustentación a toda costa" ya ue un avión sin la sustentación de sus alas caerácomo si fuera una piedra.

*. E)ui$o a Uti(i+ar

Desprendimiento de la capa limite sobre perfles aerodinámicos 0

http://www.windpower.org/es/tour/wtrb/lift.htmhttp://www.windpower.org/es/tour/wres/turb.htmhttp://www.windpower.org/es/tour/wtrb/lift.htmhttp://www.windpower.org/es/tour/wres/turb.htm


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• n t#nel de viento( Lu!ar donde se ensayara el perfil alábela. 1ódulo e$perimental para Capa

L2mite en perfiles aerodinámicos.

• Perfil Alábela( De forma radial.

• n 3entilador Centr2fu!o( Con alabes %acia atrás.

• 1otor El+ctrico de Corriente Continua.( Este motor posee un rectificador de corriente.

• n -anco Piezometrito.( -anco donde se tomaran los datos de las presiones.• n 4ubo de Pitot.

• /tros.

,. Procedimiento

). 5e acciona el ventilador centr2fu!o &de alabes %acia atrás' por medio de un motor de corriente

continua.

0. 5e inicia la e$periencia para un perfil alábela radial" es decir con un án!ulo de entrada i!ual acero.

6. 5e toma la presión para los diferentes puntos ue se encuentran ubicados en el alabe " además

de la presión e$istente en el t#nel.7. 5e repite el paso 8o 6 pero para diferentes án!ulos de ataue.

9. 5e realiza el procesamiento de datos.

-. Datos

PRESIO! E! mm DE A"O/OAFA 1 , 0 13 11 12 Ptota( Ptota(

3/ )): )79 )7: )69 ):9 ):: 9; )0< 0 ))=13/ 6:: )9 =< ;6 90 0 ))=23/ 06: 0)9 0): 0:< ))9


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0. Resu(tados

Conversión de mm. de alco%ol a pa.

PRESIO! E! 4$a

AFA 1 , 0 13 11 12 Ptota( Ptota(

3/ "6 ;;"9 ):77 ));: )76: );:< )97; )7;> )700"= )6=; 007 ==6"0

5ra6icas



5/5

0

50

100

150

200

250

1 2 3

cm

P k

p a

!erie1

!erie2

!erie3

!erie

!erie5

7."onc(usiones

B En el presente laboratorio se %a podido comprobar ue si se tiene presente

t o µ &uFy'y:" podemos decir ue para cualuier placa de lon!itud finita "

&uFy'y: nunca resultara cero. El punto sobre una frontera sólida para el cualuFy : se define como el punto de separación o desprendimiento. En consecuencia"

se %a podido concluir ue para uFy :" el flujo nunca se separara &desprenderá'" es

decir" la capa limite en la vecindad inmediata a la superficie sólida nunca resultara convelocidad cero.

B A%ora analizando las !raficas se puede observar ue el espesor de la capa limite seincrementa a lo lar!o de la pared y el fluido cercano a esta continuamente se ve frenado

en su movimiento &es decir" pierde cantidad de movimiento'.

B En el caso de la !radiente de presión" cuando la presión disminuye en el sentido delflujo" se dice ue el !radiente de presión es favorable.

B En el caso de la capa limite turbulenta se caracteriza por un perfil de velocidad masuniforme ue la capa limite laminar. Por lo tanto para una misma velocidad de corriente

libre" un perfil de velocidades turbulentas dispone de mayor cantidad de movimiento.

B Dado ue la separación ue presenta cuando la cantidad de movimiento del fluido cerca

de la superficie se reduce a cero bajo la acción combinada de las fuerzas de presión y lasviscosas" y puesto ue la capa turbulenta tiene mayor cantidad de movimiento" este

se!undo caso puede resistir mejor la presentación de la separación en un !radiente de presión adverso.


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