Tema4 Parte3
Páginas: 13 (3158 palabras)
Publicado: 15 de marzo de 2015
Introducción a la Ing. Aeroespacial
Tema 4 – Aerodinámica del Avión
Parte III - Regímenes Subsónico y Supersónico
Sergio Esteban Roncero
Francisco Gavilán Jiménez
Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Curso 2011-2012
Introducción a la Ingeniería Aeroespacial
1
Contenido
Introducción
Régimen CompresibleSubsónico
Número de Mach crítico
Divergencia de la resistencia
Perfiles supercríticos
Alas en flecha
Régimen Supersónico
Alas delta y alas cortas
Introducción a la Ingeniería Aeroespacial
2
Introducción - I
Flujo subsónico
Flujo
j transónico:
El número de Mach verifica M < 1 en todo el campo
fl id
fluido.
Para casos fuselados, una condición aproximadaque
garantiza M<1 en todo el campo fluido es M∞ <0.8.
En el campo fluido hay simultáneamente regiones
con M < 1 y regiones con M > 1.
Para cuerpos fuselados, este régimen puede
p
0.8< M∞ <1.2.
caracterizarse de forma aproximada
Una característica del régimen transónico es que la
configuración fluida es no estacionaria, con fuerzas
fluctuantes (fenómeno llamado bataneo), lo que
dificulta enormementesu estudio.
Flujo supersónico:
Se verifica M > 1 en todo el campo fluido (excepto
en la parte interna de la capa límite).
Puede caracterizarse con la condición M∞ >1.2.
12
Este valor es orientativo, ya que la geometría del
cuerpo juega un papel muy importante.
Flujo hipersónico:
Régimen a velocidades supersónicas muy grandes
Las temperaturas asociadas son tan elevadas que seproducen reacciones químicas en el aire
Disociación de las moléculas O2 y N2.
Caracterización orientativa
orientativa, es M∞ >5.
5
Introducción a la Ingeniería Aeroespacial
3
Introducción - II
Los flujos compresibles subsónicos son cualitativamente similares a los
incompresibles
Los flujos supersónicos son completamente diferentes a los incompresibles,
estando caracterizados por laexistencia de ondas de choque y de expansión:
En las ondas de choque:
Capas muy delgadas de espesor del orden de 10-5 cm.
Las variables fluidas sufren variaciones muy drásticas a uno y otro lado de la onda.
Matemáticamente,, las ondas se traducen en discontinuidades de las variables fluidas.
El Mach y la velocidad disminuyen
Presión densidad y temperatura aumentan
aumentan.
En lasondas de choque normales (a la corriente) la disminución de la velocidad puede ser tan
brusca que la corriente pasa a ser subsónica (M<1).
En las ondas de expansión:
La velocidad aumenta
La presión, densidad y temperatura disminuyen
Introducción a la Ingeniería Aeroespacial
4
Introducción - III
En cualquier fluido, las perturbaciones que se producen en cualquier punto se propagan
ouna
u a velocidad
o dad determinada:
d
ada la
a velocidad
o dad del
d sonido
o do
con
En un flujo subsónico, la velocidad de la corriente es inferior a la velocidad de
propagación de las perturbaciones (velocidad del sonido):
Esta velocidad es función de las condiciones termodinámicas del fluido.
El fluido
fl id puede
d “transmitir
“t
iti iinformación
f
ió aguas arriba”
ib ”
En el casode un flujo alrededor de un perfil, el fluido aguas arriba “conoce la existencia” del
perfil, de modo que se adapta progresivamente a su geometría.
En un flujo
j supersónico,
p
, la velocidad de la corriente es superior
p
a la del sonido
El fluido no puede “transmitir información aguas arriba”. Cualquier perturbación sólo puede
propagarse dentro del cono de Mach.
En el caso de un flujoalrededor de un perfil, el fluido aguas arriba “no conoce la existencia” del
perfil,, de modo que
p
q la adaptación
p
a su geometría
g
se produce
p
bruscamente en forma de onda de
choque.
Introducción a la Ingeniería Aeroespacial
5
Cono de Mach
Partícula emitiendo sonido a intervalos de tiempo
p regulares.
g
Las ondas de sonido son evidentemente concéntricas.
Introducción a la Ingeniería...
Tema 4 – Aerodinámica del Avión
Parte III - Regímenes Subsónico y Supersónico
Sergio Esteban Roncero
Francisco Gavilán Jiménez
Departamento de Ingeniería Aeroespacial y Mecánica de Fluidos
Escuela Técnica Superior de Ingeniería
Universidad de Sevilla
Curso 2011-2012
Introducción a la Ingeniería Aeroespacial
1
Contenido
Introducción
Régimen CompresibleSubsónico
Número de Mach crítico
Divergencia de la resistencia
Perfiles supercríticos
Alas en flecha
Régimen Supersónico
Alas delta y alas cortas
Introducción a la Ingeniería Aeroespacial
2
Introducción - I
Flujo subsónico
Flujo
j transónico:
El número de Mach verifica M < 1 en todo el campo
fl id
fluido.
Para casos fuselados, una condición aproximadaque
garantiza M<1 en todo el campo fluido es M∞ <0.8.
En el campo fluido hay simultáneamente regiones
con M < 1 y regiones con M > 1.
Para cuerpos fuselados, este régimen puede
p
0.8< M∞ <1.2.
caracterizarse de forma aproximada
Una característica del régimen transónico es que la
configuración fluida es no estacionaria, con fuerzas
fluctuantes (fenómeno llamado bataneo), lo que
dificulta enormementesu estudio.
Flujo supersónico:
Se verifica M > 1 en todo el campo fluido (excepto
en la parte interna de la capa límite).
Puede caracterizarse con la condición M∞ >1.2.
12
Este valor es orientativo, ya que la geometría del
cuerpo juega un papel muy importante.
Flujo hipersónico:
Régimen a velocidades supersónicas muy grandes
Las temperaturas asociadas son tan elevadas que seproducen reacciones químicas en el aire
Disociación de las moléculas O2 y N2.
Caracterización orientativa
orientativa, es M∞ >5.
5
Introducción a la Ingeniería Aeroespacial
3
Introducción - II
Los flujos compresibles subsónicos son cualitativamente similares a los
incompresibles
Los flujos supersónicos son completamente diferentes a los incompresibles,
estando caracterizados por laexistencia de ondas de choque y de expansión:
En las ondas de choque:
Capas muy delgadas de espesor del orden de 10-5 cm.
Las variables fluidas sufren variaciones muy drásticas a uno y otro lado de la onda.
Matemáticamente,, las ondas se traducen en discontinuidades de las variables fluidas.
El Mach y la velocidad disminuyen
Presión densidad y temperatura aumentan
aumentan.
En lasondas de choque normales (a la corriente) la disminución de la velocidad puede ser tan
brusca que la corriente pasa a ser subsónica (M<1).
En las ondas de expansión:
La velocidad aumenta
La presión, densidad y temperatura disminuyen
Introducción a la Ingeniería Aeroespacial
4
Introducción - III
En cualquier fluido, las perturbaciones que se producen en cualquier punto se propagan
ouna
u a velocidad
o dad determinada:
d
ada la
a velocidad
o dad del
d sonido
o do
con
En un flujo subsónico, la velocidad de la corriente es inferior a la velocidad de
propagación de las perturbaciones (velocidad del sonido):
Esta velocidad es función de las condiciones termodinámicas del fluido.
El fluido
fl id puede
d “transmitir
“t
iti iinformación
f
ió aguas arriba”
ib ”
En el casode un flujo alrededor de un perfil, el fluido aguas arriba “conoce la existencia” del
perfil, de modo que se adapta progresivamente a su geometría.
En un flujo
j supersónico,
p
, la velocidad de la corriente es superior
p
a la del sonido
El fluido no puede “transmitir información aguas arriba”. Cualquier perturbación sólo puede
propagarse dentro del cono de Mach.
En el caso de un flujoalrededor de un perfil, el fluido aguas arriba “no conoce la existencia” del
perfil,, de modo que
p
q la adaptación
p
a su geometría
g
se produce
p
bruscamente en forma de onda de
choque.
Introducción a la Ingeniería Aeroespacial
5
Cono de Mach
Partícula emitiendo sonido a intervalos de tiempo
p regulares.
g
Las ondas de sonido son evidentemente concéntricas.
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