Cum un obiect se deplasează printr-un fluid sau cum un fluid trece pe lângă un obiect, moleculele fluidului din apropierea obiectului sunt perturbate și se deplasează în jurul obiectului.Forțele aerodinamice sunt generate între fluid și obiect. Mărimea acestor forțe depinde de forma obiectului, de viteza obiectului, de masa fluidului care trece pe lângă obiect și de alte două proprietăți importante ale fluidului: vâscozitatea, sau caracterul lipicios, și compresibilitatea, sau elasticitatea fluidului. Pentru a modela în mod corespunzător aceste efecte, inginerii aerospațiali utilizează parametrii de similitudine, care reprezintă raportul dintre aceste efecte și alte forțe prezente în problemă. Dacă două experimente au aceleași valori pentru parametrii de similaritate, atunci importanța relativă a forțelor este corect modelată.
Forțele aerodinamice depind într-un mod complex de vâscozitatea fluidului. Pe măsură ce fluidul se deplasează pe lângă obiect, moleculele aflate chiar lângă suprafață se lipesc de aceasta. Moleculele aflate chiar deasupra suprafeței sunt încetinite în coliziunile lor cu moleculele care se lipesc de suprafață.Aceste molecule încetinesc la rândul lor fluxul aflat chiar deasupra lor. Cu cât ne îndepărtăm mai mult de suprafață, cu atât mai puține coliziuni sunt afectate de suprafața obiectului. Acest lucru creează un strat subțire de fluid în apropierea suprafeței în care viteza se schimbă de la zero la suprafață la valoarea fluxului liber departe de suprafață. Inginerii numesc acest strat strat stratul limită, deoarece apare la limita fluidului.
Detalii curgerii în cadrul stratului limită sunt foarte importanți pentru multe probleme din aerodinamică, inclusiv pentru pierderea de viteză a aripilor, frecarea de fricțiune a pielii pe un obiect și transferul de căldură care are loc în zborul cu viteză mare.Din păcate, detaliile fizice și matematice ale teoriei stratului limită depășesc domeniul de aplicare al acestui ghid pentru începători și sunt de obicei studiate la sfârșitul studiilor de licență sau la absolvirea facultății. Deocamdată vom prezenta doar câteva dintre efectele stratului limită.
Pe diapozitiv prezentăm variația vitezei în sensul fluxului de la fluxul liber la suprafață. În realitate, efectele sunt tridimensionale. Din cauza conservării masei în trei dimensiuni, o modificare a vitezei în direcția curentului determină o modificare a vitezei și în celelalte direcții. Există o mică componentă a vitezei perpendiculară pe suprafață care deplasează sau mișcă fluxul deasupra acesteia. Se poate defini grosimea stratului limită ca fiind valoarea acestei deplasări. Grosimea deplasării depinde de numărul lui Reynolds, care este raportul dintre forțele inerțiale (rezistente la schimbare sau mișcare) și forțele vâscoase (grele și lipicioase) și este dat de ecuația : Numărul Reynolds (Re) este egal cuviteza (V) înmulțit cu densitatea (r) înmulțit cu o lungime caracteristică (l) împărțită la coeficientul de vâscozitate (mu).
Re = V * r * l / mu
Câmpurile limită pot fi fie laminare (stratificate), fie turbulente (dezordonate)în funcție de valoarea numărului Reynolds.Pentru numere Reynolds mai mici, stratul limită este laminarși viteza pe direcția curentului se modifică uniform pe măsură ce ne îndepărtăm de perete, așa cum se arată în partea stângă a figurii.Pentru numere Reynolds mai mari, stratul limită este turbulent, iar viteza de curgere a curentului este caracterizată de fluxuri instabile (care se schimbă în timp) care se învârt în interiorul stratului limită.Fluxul extern reacționează la marginea stratului limită la fel cum ar reacționa la suprafața fizică a unui obiect.Astfel, stratul limită conferă oricărui obiect o formă „efectivă” care este, de obicei, ușor diferită de forma fizică.Pentru ca lucrurile să fie și mai confuze, stratul limită se poate desprinde sau „separa” de corp și poate crea o formă efectivă mult diferită de forma fizică. Acest lucru se întâmplă deoarece curgerea în stratul limită are o energie foarte scăzută (în raport cu cea a curentului liber) și este mai ușor de determinat de schimbările de presiune. Separarea fluxului este motivul pentru care aripa intră în pierdere de viteză la un unghi de atac ridicat.Efectele stratului limită asupra portanței sunt cuprinse în coeficientul de portanță, iar efectele asupra rezistenței sunt cuprinse în coeficientul de rezistență.
NOTA ISTORICĂ: Teoria care descrie efectele stratului limită a fost prezentată pentru prima dată de Ludwig Prandtl la începutul anilor 1900. Ecuațiile generale ale fluidelor erau cunoscute de mai mulți ani, dar soluțiile ecuațiilor nu descriau în mod corespunzător efectele observate ale curgerii (cum ar fi stingerea aripilor). Prandtl a fost primul care și-a dat seama că mărimea relativă a forțelor inerțiale și vâscoase se modifica de la un strat foarte apropiat de suprafață la o regiune îndepărtată de aceasta. El a propus pentru prima dată soluția cuplată interactiv, cu două straturi, care modelează corect multe probleme de curgere.
Activities:
Guided Tours
-
Sources of Drag: 
- Inlet:
Navigation ..
Beginner’s Guide Home Page
