¿Por qué las líneas de corriente se curvan hacia abajo sobre la parte superior del ala?

Pido disculpas a Justin porque no me gustó la palabra “chupar”. Porque las partículas se mueven de la región de alta presión a la región de baja presión debido a la convección y la difusión a la región de baja presión. Es decir, las moléculas chocan entre sí y esto las dispersa en áreas con menor número de moléculas. (Me resulta más fácil entender la boquilla de Laval de esta manera … es decir, el escape se mueve cerca de la velocidad del sonido (que está cerca de la velocidad a la que viajan cada molécula) … con dispersión limitada de moléculas desde la región de alta presión a baja presión región)

Entonces, para desarrollar el campo de flujo como lo ha representado, debe aplicar la conservación de la ecuación de momento (junto con la conservación de masa y energía, etc.). Para flujo viscoso, utiliza la ecuación de Navier Stokes. Para el flujo invisible, usa ecuaciones de Euler … y creo que también puede usar la ecuación de Boltzmann. pero rara vez se usa esto para la dinámica de fluidos.

Solo existen dos mecanismos en la naturaleza para impartir fuerza a un fluido: presión y esfuerzo cortante. Adoptemos una perspectiva lagrangiana y sigamos algunos paquetes fluidos a medida que fluyen a lo largo de una línea de transmisión. La información en un fluido se transmite a la velocidad local del sonido, por lo que el fluido “sabe” acerca de la superficie aerodinámica que obstruye su trayectoria y acelera sobre la superficie superior (para la mecánica de fluidos no rarificada, el fluido nunca impacta la superficie). Las parcelas de fluido más cercanas a la superficie de la superficie aerodinámica se ven más afectadas por ella y aceleran más que el fluido a cierta distancia. Esta aceleración provoca una reducción en la presión del fluido local (de acuerdo con la ecuación de Bernoulli).

La ecuación de momento describe la fuerza que siente nuestra parcela de fluido a medida que se mueve a lo largo de la superficie, y su aceleración debido al aire “menos acelerado” (mayor presión) por encima (su tasa de cambio es opuesta al gradiente de presión y se mueve hacia abajo )

[matemáticas] \ rho \ frac {Dv} {Dt} = – \ nabla {p} [/ matemáticas]

Aquí hay una ilustración cruda:

Editar:

Whoops! En las cosas escritas a mano arriba, a la ecuación de impulso le falta un [matemático] \ rho. [/matemáticas]

Se debe a la zona localizada de baja presión que “absorbe” el flujo hacia el ala.

Si ese flujo no estuviera unido y fuera de forma laminar, obtendría una separación de flujo, una turbulencia masiva y un ala estancada.

La distribución exacta varía mucho con el ángulo de ataque, la velocidad, la densidad del aire y el número de Reynolds del ala, etc.

Trata de no imaginar las líneas que se curvan hacia abajo. En este caso no es importante. Más bien, imagine las líneas como flechas infinitamente cortas (vectores) que definen la dirección del aire. A medida que el aire incide en la parte delantera del ala, simplemente abraza la forma del ala.

Curiosamente, el aire que pasa por la parte superior debe viajar más lejos, la presión del aire cae sobre la parte superior del ala y se crea la elevación, tirando de la lámina hacia arriba.

En ángulos de ataque más altos, la elevación se crea al golpear el aire con el fondo de la lámina empujando la lámina hacia arriba.

Accion y reaccion . . . La acción es aerodinámica descendente. . La reacción es “levantar”. Un vacío parcial en la parte superior del viento es esencial para producir elevación. . . . La presión de aire debajo del ala será mayor que el vacío parcial en la parte superior del ala. Para tener una idea de las líneas de corriente que fluyen sobre el lado superior del ala, llene una taza o taza de té grande con agua. . luego incline la taza o taza para que el agua fluya hacia abajo a lo largo de la superficie externa de la taza o taza. Esto en efecto de ‘capa límite’ en acción. . . así es exactamente como la corriente de aire tiene que fluir sobre el lado superior del ala para producir elevación y mantener el avión volando.