Coeficiente De Drag

PRÁCTICA 8
LINEAS DE CORRIENTE Y TABLAS TIPICAS DE ARRASTRE EN DIFERENTES CUERPOS

OBJETIVO.
Estudiar y comprender el comportamiento del flujo de aire y el efecto viscoso sobre diferentes modelos mediante el uso del generador de humo y el softwarepara el cálculo del arrastre creado por los cuerpos.

TEORIA.

SEPARACION DE FLUJO
La presencia de la fricción, causada por el flujo, sobre uncuerpo causa un esfuerzo cortante en la superficie. Este efecto contribuye al arrastre aerodinámico (resistencia por fricción en la piel), sin embargo, la fricción solo causa otro fenómeno llamado separación del flujo, con lo que se crea otro tipo de fuente de resistencia aerodinámica llamada resistencia de presión debida a la separación. El campo real de flujo alrededor de una esfera, como elque se muestra en la figura 1, es dominado por el flujo separado en la parte posterior.

Figura 1. Flujo real sobre una esfera
En consecuencia la presión en la superficie posterior va a ser menor que la presión en la superficie frontal. Esta falta de balance de fuerzas de presión causan la resistencia aerodinámica, de ahí el término “resistencia de presión debida a la separación”. En comparacióncon este tipo de resistencia, la causada por la fricción en la piel de la esfera es muy pequeña.

EFECTOS VISCOSOS EN LA FUERZA DE ARRASTRE (RESISTENCIA AL AVANCE)

La presencia de fricción en un flujo produce dos fuentes de resistencia:
1. Resistencia debido a la fricción de la piel Df (por el esfuerzo cortante en
la pared).
2. Resistencia por presión debida a la separación del flujo Dp.La resistencia total debida a los efectos viscosos va a ser entonces:

D = D f + D p Ec. 1

En el estudio de la aerodinámica no se puede decir que es preferible tener flujo laminar que turbulento o viceversa. La preferencia depende de la aplicación específica, por ejemplo, para un cuerpo como el de una esfera, la resistencia es puramenteresistencia de presión debida a la separación, por lo tanto es preferible tener una capa turbulenta para poder reducir esta fuerza. Por otro lado, para un cuerpo de forma esbelta como el de un perfil aerodinámico delgado enfrentado a un flujo a un bajo ángulo de ataque, es preferible tener una capa laminar ya que reduciría la resistencia debida a la fricción de la piel.
Para cada caso, el ingenio deldiseñador, junto con la experiencia práctica, le ayudarán a determinar cuál compromiso es el mejor. La resistencia total D dada en la ecuación 1 es llamada perfil de resistencia, porque ambas resistencias (la resistencia debida a la fricción de la piel y la resistencia debida a la presión), son ramificaciones de la forma y tamaño del cuerpo. La resistencia del perfil D es la resistencia total deuna forma aerodinámica debida a los efectos viscosos.

MATERIALES.
• Túnel de viento subsónico de baja velocidad; sección de pruebas de 600
x 400 x 1400 mm.
• Barras de calibración para los diferentes modelos.
• Modelo de placa cuadrada vertical.
• Modelo de disco vertical (anillo).
• Modelo esfera.
• Modelo semiesfera.
• Modelo cilindro.
• Modelo de cuerpo fuselado.
• Cámara de capturade video.
• Generador de humo.
• Lámpara con luz de contraste roja y blanca para visualización del flujo.

DESARROLLO.
Se realizarán mediciones de resistencia aerodinámica en los diferentes modelos por medio del software (computador). También se realizaran pruebas de visualización del flujo por medio de la ayuda del generador de humo y de la cámara de video con la cual se registrara elcomportamiento del flujo en los diferentes modelos.

PROCEDIMIENTO.
1. Identifique los materiales a usar para la prueba.
2. Determine los diferentes parámetros como la presión y la
temperatura ambiente dentro del laboratorio (según la altura a la que se encuentre).
3. Coloque la barra de calibración que corresponde al modelo de la placa cuadrada vertical enfrentándola al flujo de aire, según...