Qual é a diferença entre separação de fluxo e fluxo turbulento?

Separação de fluxo e transição turbulenta são fenômenos completamente diferentes.

A separação de fluxo é impulsionada por um gradiente de pressão adverso no fluxo direção. Na superfície superior de uma superfície de levantamento, o fluxo deve desacelerar e retornar à pressão do campo distante à medida que se aproxima da borda de fuga da superfície. Portanto, há um gradiente de pressão adverso próximo à parte de trás das laterais da folha. O problema é que esse gradiente de pressão penetra na camada limite até a pele da folha, e a camada limite foi retardada devido ao atrito da pele. O resultado é que levar o ar para fora da camada limite desacelerado para a velocidade de fluxo livre pode resultar na camada limite fluindo na direção errada, para a frente sobre a asa. O fluxo tem que ir para algum lugar, então uma bolha se forma e as linhas aeradas se afastam da pele. Camadas limite de fluxo laminar são propensas a isso acontecer devido ao perfil de velocidade das camadas limite laminares.

Uma área com um forte gradiente de pressão adverso também pode se desenvolver logo atrás do pico de sucção da borda de ataque. Isso pode formar uma bolha e o fluxo geralmente se reconecta atrás dela. Uma ocorrência comum é a formação de uma bolha de separação laminar e a reconexão do fluxo turbulento atrás dela. Eles podem ser teimosos e tendem a produzir histerese na curva de sustentação versus AoA.

A separação é menos provável de acontecer em fluxo turbulento, pois precisa de um gradiente de pressão adverso maior para acontecer.

A turbulência é fortemente uma função da velocidade do fluxo livre e apenas fracamente uma função dos gradientes de pressão. De fato, muitos modelos de turbulência apenas usam dados de turbulência de placa plana (gradiente de pressão zero) e ignoram os gradientes de pressão completamente.

Portanto, a diferença é que eles são causados por condições diferentes. A separação precisa de um gradiente de pressão adverso forte o suficiente para fazer backup da camada limite, e a turbulência não se preocupa muito com o gradiente de pressão.

Comentários

• A criação de um fluxo turbulento em uma asa lisa requer um gradiente de pressão adverso. Não ‘ não se esqueça de mencionar que
• @Abdullah I ‘ estou supondo que você está se referindo a este bit – ” Todas as camadas limites começam como laminares. Muitas influências pode atuar para desestabilizar uma camada limite laminar, fazendo com que ela transite para turbulenta. Gradientes de pressão adversos, rugosidade da superfície, calor e energia acústica são exemplos de influências desestabilizadoras. Assim que a camada limite faz a transição, o atrito da pele aumenta. Este é o resultado principal de uma camada limite turbulenta. O antigo mito da perda de sustentação é apenas isso – um mito. ” O gradiente de pressão adverso tem um efeito fraco no t turbulento transição, mas não é necessária.
• @Abdullah aqui é um exemplo em que a função de parede padrão da camada limite turbulenta, que não considera gradientes de pressão, é atualizada para uma que o faz. – afs.enea.it/project/neptunius/docs/fluent/html/th/node100.htm
• Pessoal – por que não ‘ Você quer fazer uma nova pergunta? É ‘ na verdade muito simples: um gradiente de pressão adverso diminui a velocidade apenas na direção do fluxo principal , deixando as velocidades de fluxo cruzado intocadas. Portanto, eles ficam mais altos em relação à velocidade do fluxo principal, o que ajuda na transição.E sobre o ” mito ” de nenhuma perda de sustentação da transição turbulenta inicial: pergunte a qualquer proprietário de um planador com o Wortmann 67-170 aerofólio e eles podem dizer que é tudo menos um mito. Explicar tudo isso com profundidade suficiente não ‘ caberia aqui, portanto, uma nova pergunta ajudaria.
• Em asas inclinadas, não há necessidade de gradiente adverso . A mudança da direção do fluxo na camada limite é totalmente suficiente para fazer a transição. Você provavelmente deve adicionar que sua resposta só é válida para asas retas.

Em que ponto se diz ” oh, esse fluxo mudou de turbulência para separação ”

No ponto onde o fluxo inverte a direção.

Separação de fluxo. A curva em negrito é a superfície / asa.

Sim, isso pode acontecer.

Tanto o fluxo turbulento quanto o laminar podem se separar. O fluxo turbulento tem, de fato, menos probabilidade de se separar do que o fluxo laminar. É por isso que as asas de aeronaves costumam ter dispositivos que deliberadamente criam turbulência na asa.

(Sim, o fluxo separado produz atrito superficial negativo, mas ao preço de uma grande resistência à pressão)

Aqui Diagrama “sa (mal desenhado à mão) mostrando a diferença entre fluxos laminar, turbulento e separados.

Apenas um esclarecimento sobre o estol. O stall é quando a redução de sustentação causada pela separação de fluxo supera o aumento de sustentação causado por voar em um ângulo de ataque maior. A separação de fluxo pode acontecer sem estol, e irá reduzir o benefício obtido de um ângulo de ataque mais alto em proporção à extensão em que o fluxo é separado, mas o estol não pode acontecer sem a separação do fluxo.

De fato, muitas asas separaram o fluxo em a borda de fuga algum tempo antes de

Pense na camada limite como uma rodovia com várias pistas com carros de borracha que podem esbarrar um no outro. Esta rodovia tem um meio-fio pegajoso de um lado e os carros também são um pouco pegajosos, então os carros perto desse meio-fio ficam mais lentos quanto mais perto estão.

Em um caso, os carros ficam em suas faixas e a faixa da direita, bem ao lado do meio-fio, (desculpe, vocês australianos, japoneses ou indianos: para vocês essa seria a faixa da esquerda) é ocupada pelo veículos mais lentos. A velocidade aumenta com cada faixa mais distante dessa faixa mais lenta, pois os carros passam bem. É como um fluxo laminar.

Agora o tráfego muda e os motoristas trocam de faixa com frequência. O resultado é que os carros nas pistas mais lentas precisam acelerar. Novas pistas se juntam à pista mais rápida de tempos em tempos para que a velocidade na pista mais rápida não diminua. A velocidade agora é muito mais igual entre as pistas, mas toda a rodovia se torna mais larga para acomodar todas as novas pistas com veículos rápidos. Isso é como um fluxo turbulento.

Enquanto no fluxo laminar todas as parcelas de ar fluem na direção do fluxo predominante, no fluxo turbulento há muito fluxo cruzado, então essas parcelas são empurradas se houver atrito com a parede (o meio-fio pegajoso da rodovia, para ficar na foto) diminui muito a velocidade deles. Isso precisa de uma adição constante de novas parcelas de alta energia para que toda a camada limite seja mais espessa e tenha um perfil de velocidade mais completo.

No entanto, se o gradiente de velocidade ao longo da direção de fluxo predominante for negativo (digamos, em a área de recompressão na metade superior traseira de um aerofólio), os carros nas faixas de junção tornam-se mais lentos e as faixas mais lentas também diminuem. É como se eles obedecessem a uma sequência de limites de velocidade que diz a todos para reduzir sua velocidade em alguns MPH. E então mais alguns. Se a velocidade perto do meio-fio (na faixa mais lenta) cair para zero e depois reverter, a separação do fluxo ocorreu. Agora, a pista mais lenta se enche de veículos de ambas as direções, o que empurra os carros nas pistas adjacentes ainda mais para fora. A largura da rodovia explode.

Isso pode acontecer com nenhuma ou muita mudança de faixa; o resultado é o mesmo. Quando isso acontece, sem mudança de faixa e os motoristas mudam de ideia sobre esse detalhe posteriormente , a junção dos novos carros irá agora colidir com todos os outros e fazer o tráfego andar novamente. Isso descreve uma bolha de separação laminar com reconexão posterior.

Estou está se perguntando se a separação envolve apenas uma camada limite perturbada, enquanto a turbulência pode envolver uma perturbação mais ampla, como em um estol?

Cada fluxo se separa na borda de fuga. Com muito ângulo de ataque, essa separação se arrasta para a frente no lado superior em aerofólios grossos ou uma nova separação começa após o pico de sucção próximo ao nariz em aerofólios finos. Essa separação, quando extensa o suficiente, causa perda de sustentação e define o estol. Ambas as camadas laminar e limite podem experimentar isso.

Um caso especial é uma bolha de separação laminar que ocorre após o pico de sucção, mas a transição subsequente para o fluxo turbulento causa a reconexão. Isso ainda pode ser seguido por uma separação da camada limite turbulenta mais tarde.

Por exemplo, é correto dizer que na tenda, um já -fluxo turbulento (às vezes experimentado como borbulhamento) se separa?

Sim, mas também uma camada limite laminar pode se separar e causar estol (principalmente em escalas de aeromodelismo e menores). O ” burbling ” que você mencionou não é causado por isso, mas por redemoinhos maiores que atingem a cauda. Isso indica uma grande separação perto da borda de fuga na asa interna, mas com nenhuma ou pouca perda de sustentação. Este tipo de turbulência é diferente daquela em uma camada limite e em uma escala muito maior.

Ou aqueles geradores de vórtice, projetados para reenergizar um estagnado camada limite, faça isso criando turbulência para evitar separação?

Sim. Os geradores de vórtice adicionam mais faixas de alta velocidade ao tráfego na camada limite. Eles também ajudam a corrigir a localização de choques em vôo transsônico.

Comentários

• Ótimo. Da próxima vez que eu entrar em um avião, ‘ irei olhar para a asa e vê-la cheia de carrinhos de borracha pulando por todo lado. 🙂
• Agora, o que o Reino Unido fez por você que não merece menção? 🙂
• Eu realmente evito mencionar moléculas de todo . Fluxos turbulentos e laminar são todos sobre o continuum. As moléculas são completamente caóticas em ambos. Moléculas individuais começam a importar em escalas completamente diferentes, o caminho livre médio no ar é de cerca de 70 nm. Há um bom motivo pelo qual as parcelas ou partículas de fluidos foram inventadas en.wikipedia.org/wiki/Fluid_parcel
• @VladimirF: Sim, isso faz sentido. Substituí-os por ” parcelas de ar “.
• @TooTea: Eles infectaram muitos países com a doença de dirigir no lado errado da estrada.Mas talvez eu deva dar ao sul da África uma menção honorária.