¿Cuál es la diferencia entre separación de flujo y flujo turbulento?

La separación del flujo y la transición turbulenta son fenómenos completamente diferentes.

La separación del flujo es impulsada por un gradiente de presión adverso en el flujo dirección. En la superficie superior de una superficie de elevación, el flujo tiene que desacelerar y volver a la presión de campo lejano a medida que se acerca al borde de fuga de la superficie. Por lo tanto, hay un gradiente de presión adverso cerca de la parte posterior de las superficies superiores de las láminas. El problema es que este gradiente de presión penetra en la capa límite hasta la piel de la hoja y la capa límite se ha ralentizado debido a la fricción de la piel. El resultado es que hacer que el aire fuera de la capa límite se ralentice a la velocidad de la corriente libre puede provocar que la capa límite fluya en sentido contrario, hacia adelante sobre el ala. El flujo tiene que ir a alguna parte, por lo que se forma una burbuja y las líneas de corriente se alejan de la piel. Las capas límite de flujo laminar son propensas a que esto suceda debido al perfil de velocidad de las capas límite laminares.

Un área con un fuerte gradiente de presión adversa también puede desarrollarse justo detrás del pico de succión del borde de ataque. Esto puede formar una burbuja y el flujo a menudo se vuelve a unir detrás de ella. Una ocurrencia común es que se forme una burbuja de separación laminar y que el flujo turbulento se vuelva a unir detrás de ella. Estos pueden ser obstinados y tienden a producir histéresis en la curva de elevación frente a AoA.

Es menos probable que ocurra la separación en un flujo turbulento, ya que necesita un gradiente de presión adverso mayor.

La turbulencia es una función en gran medida de la velocidad de la corriente libre y solo débilmente una función de los gradientes de presión. De hecho, muchos modelos de turbulencia solo usan datos de turbulencia de placa plana (gradiente de presión cero) e ignoran los gradientes de presión por completo.

Entonces, la diferencia es que son causados por diferentes condiciones. La separación necesita un gradiente de presión adverso lo suficientemente fuerte como para respaldar la capa límite, y la turbulencia no se preocupa mucho por el gradiente de presión.

Comentarios

• Crear un flujo turbulento en un ala suave requiere un gradiente de presión adverso. No ‘ no olvide mencionar que
• @Abdullah I ‘ Supongo que se está refiriendo a este bit – » Todas las capas límite comienzan como laminares. Muchas influencias puede actuar para desestabilizar una capa límite laminar, provocando su transición a turbulenta. Gradientes de presión adversa, rugosidad de la superficie, calor y energía acústica son ejemplos de influencias desestabilizadoras. Una vez que la capa límite cambia, la fricción de la piel aumenta. Este es el resultado principal de una capa límite turbulenta. El viejo mito de la pérdida de sustentación es solo eso: un mito. » El gradiente de presión adverso tiene un efecto débil sobre la t turbulenta transición, pero no es necesario.
• @Abdullah aquí hay un ejemplo donde la función de pared estándar de la capa límite turbulenta, que no considera los gradientes de presión, se actualiza a una que sí lo hace. – afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/node100.htm
• Chicos, por qué no ‘ ¿No haces una nueva pregunta? En realidad, ‘ es bastante simple: un gradiente de presión adverso reduce la velocidad solo en la dirección principal del flujo, dejando intactas las velocidades del flujo transversal. Por lo tanto, estos son relativos más altos a la velocidad del flujo principal, lo que ayuda a la transición.Y con respecto al » mito » de que no hay pérdida de sustentación debido a la transición turbulenta temprana: pregúntale a cualquier propietario de un planeador con el Wortmann 67-170 perfil aerodinámico y te pueden decir que es cualquier cosa menos un mito. Sin embargo, explicar todo esto con suficiente profundidad ‘ t encajaría aquí, por lo tanto, una nueva pregunta ayudaría.
• En alas en flecha no hay necesidad de un gradiente adverso . El cambio de dirección del flujo en la capa límite es totalmente suficiente para disparar la transición. Probablemente debería agregar que su respuesta solo es válida para alas rectas.

¿En qué momento se dice » oh, este flujo ha cambiado de turbulencia a separación »

En el punto donde el flujo cambia de dirección.

Separación de flujo. La curva en negrita es la superficie / ala.

Sí, eso puede suceder.

Tanto el flujo turbulento como el laminar pueden separarse. De hecho, el flujo turbulento tiene menos probabilidades de separarse que el flujo laminar. Esta es la razón por la que las alas de los aviones a menudo tienen dispositivos que crean turbulencias deliberadamente en el ala.

(Sí, el flujo separado produce una fricción de piel negativa, pero al precio de una gran resistencia)

Aquí «un diagrama (mal dibujado a mano) que muestra la diferencia entre los flujos laminares, turbulentos y separados.

Solo una aclaración sobre stall. El stall es cuando la reducción de la sustentación causada por la separación del flujo supera el aumento de sustentación causado por volar en un ángulo de ataque mayor. La separación del flujo puede ocurrir sin pérdida, y reducirá el beneficio obtenido de un ángulo de ataque más alto en proporción al grado en que el flujo está separado, pero la pérdida no puede ocurrir sin separación del flujo.

De hecho, muchas alas tienen flujo separado en el borde de salida en algún momento antes de

Piense en la capa límite como una autopista de varios carriles con autos de goma que pueden chocar Hola. Esta carretera tiene una acera pegajosa en un lado y los autos son un poco pegajosos ellos mismos, por lo que los autos cerca de esa acera se vuelven más lentos cuanto más cerca están.

En un caso, los coches permanecen en sus carriles y el carril más a la derecha, justo al lado de la acera, (lo siento, australianos, japoneses o indios: para ustedes ese sería el carril más a la izquierda) está ocupado por el vehículos más lentos. La velocidad aumenta con cada carril más alejado de este carril más lento, ya que los automóviles se mueven bien. Esto es como un flujo laminar.

Ahora el tráfico cambia y los conductores cambian de carril con frecuencia. El resultado es que los coches en los carriles más lentos tienen que acelerar. Los nuevos carriles se unen al carril más rápido de vez en cuando para que la velocidad en el carril más rápido no disminuya. La velocidad ahora es mucho más equitativa en todos los carriles, pero toda la carretera se ensancha para dar cabida a todos esos nuevos carriles con vehículos rápidos. Esto es como un flujo turbulento.

Mientras que en el flujo laminar todas las parcelas de aire fluyen en la dirección de flujo predominante, en el flujo turbulento hay mucho flujo cruzado, por lo que esas parcelas se golpean si hay fricción con la pared. (el bordillo pegajoso de la carretera, para permanecer en la imagen) los frena demasiado. Esto necesita una adición constante de nuevas parcelas de alta energía para que toda la capa límite sea más gruesa y tenga un perfil de velocidad más completo.

Sin embargo, si el gradiente de velocidad a lo largo de la dirección de flujo predominante es negativo (digamos, en el área de recompresión en la mitad superior trasera de un perfil aerodinámico), los autos en los carriles de unión se vuelven más lentos y los carriles más lentos también disminuyen la velocidad. Es como si obedecieran una secuencia de límites de velocidad que les dice a todos que reduzcan su velocidad en algunas millas por hora. Y luego algunas más. Si la velocidad cerca de la acera (en el carril más lento) cae a cero y luego retrocede, se ha producido la separación del flujo . Ahora el carril más lento se llena de vehículos de ambas direcciones, lo que empuja a los coches de los carriles contiguos más lejos. El ancho de la carretera explota.

Esto puede suceder sin cambio de carril o con mucho cambio de carril; el resultado es el mismo. Cuando sucede sin cambio de carril y los conductores cambian de opinión sobre ese detalle más adelante , los nuevos coches que se unen ahora se llevarán a todos los demás y harán que el tráfico se mueva de nuevo. Esto describe una burbuja de separación laminar con reinserción aguas abajo.

Estoy preguntándose si la separación involucra solo una capa límite perturbada, mientras que la turbulencia puede involucrar una perturbación más amplia, como en un estancamiento?

Cada flujo se separa en el borde de fuga. Con demasiado ángulo de ataque, esta separación avanza lentamente en la parte superior en superficies aerodinámicas gruesas o comienza una nueva separación más allá del pico de succión cerca de la nariz en superficies aerodinámicas delgadas. Esta separación, cuando es lo suficientemente extensa, provoca la pérdida de sustentación y define la pérdida. Tanto las capas laminares como las limítrofes pueden experimentar esto.

Un caso especial es una burbuja de separación laminar que se produce más allá del pico de succión, pero la transición posterior a flujo turbulento provoca la reinserción. Esto aún puede ir seguido de una separación de la capa límite turbulenta más adelante.

Por ejemplo, ¿es correcto decir que en el puesto, ya -¿el flujo turbulento (a veces experimentado como burbujeo) se desprende?

Sí, pero también una capa límite laminar puede separarse y causar pérdida (principalmente a escalas de modelo de avión y más pequeño). El » burbujeante » que mencionas no es causado por esto sino por remolinos más grandes que golpean la cola. Esto indica una separación importante cerca del borde de fuga en el ala interior, pero con poca o ninguna pérdida de sustentación. Este tipo de turbulencia es diferente de la de una capa límite y de una escala mucho mayor.

O esos generadores de vórtice, diseñados para reactivar un estancamiento capa límite, ¿hacerlo creando turbulencias para evitar la separación?

Sí. Los generadores de vórtice agregan más carriles de alta velocidad al tráfico en la capa límite. También ayudan a corregir la ubicación de los choques en el vuelo transónico.

Comentarios

• Genial. La próxima vez que suba a un avión, ‘ voy a mirar el ala y la veré llena de pequeños autos chocadores de goma saltando por todos lados. 🙂
• Ahora, ¿qué le ha hecho el Reino Unido que no merece mención? 🙂
• Realmente evitaría mencionar moléculas en absoluto . Los flujos turbulentos y laminares tienen que ver con el continuo. Las moléculas son completamente caóticas en ambos. Las moléculas individuales comienzan a importar a escalas completamente diferentes, el camino libre medio en el aire es de alrededor de 70 nm. Existe una buena razón por la que se inventaron las partículas o los paquetes de fluidos en.wikipedia.org/wiki/Fluid_parcel
• @VladimirF: Sí, eso tiene sentido. Los reemplacé por » paquetes de aire «.
• @TooTea: infectaron a demasiados países con la enfermedad de conducir por el lado equivocado de la carretera.Pero tal vez debería darle al sur de África una mención honorífica.