Coeficients aerodinàmics

El coeficient aerodinàmic (per al cas d'objectes mòvils en l'aire) és un dels números adimensionales que s'utilisen per a l'estudi aerodinàmic en aeronàutica, automoció i atres camps de les forças i moments que sofrix un cos qualsevol en moviment en el sí de l'aire. Similar formalisme s'usa per al moviment de vehículs aquàtics i subaquàtics, a on es denominen coeficients hidrodinàmics en estudiar les resistències en l'aigua.

Introducció

En aerodinàmica, els coeficients més coneguts són el coeficient de sustentació $C_{L}$ , el coeficient de resistència $C_{D}$ i el coeficient de penetració $C_{X}$ .

Es busca definir estes magnituts com adimensionales per a aprofitar les simplificació que el anàlisis dimensional (teorema π de Buckingham) aporta a l'estudi experimental i teòric dels fenomens físics. Per a adimensionalizar forces s'ampra la cantitat

$\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$

i per a adimensionalizar moments

$\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f} l_{r e f}$
Símbol	Nom
$ρ$	Densitat del decorregut en el que es mou el cos
$V$	Velocitat relativa de la corrent d'aire incident sense pertorbar
$S_{r e f}$	Superfície de referència, la qual depén del cos en particular. Per eixemple, per a un cos romo sol amprar-se la superfície frontal del mateix \|-	$l_{r e f}$	Llongitut de referència, la qual també depén del cos. Per eixemple, per a un ala es pot amprar la cuerdo mija aerodinàmica $c$ o la envergadura alar $C_{D}$ 0___

Les fòrmules resultants per als diferents coeficients a voltes s'abrevien utilisant la magnitut

$C_{D}$ 1___

que rep el nom de pressió dinàmica. La força i moment resultants de l'interacció entre el cos i el decorregut són magnituts vectorials, per lo que resulta més senzill estudiar els seus components segons els eixos d'algun triedro de referència adequat. Els coeficients aerodinàmics habitualment es referixen a dites components i adopten definicions i noms particulars segons cual siga l'elecció de dit triedro. El més habitual és el denominat eixos vent.

Coeficients de forces

Si descomponem la força resultant en sustentació $C_{D}$ 2___, resistència aerodinàmica $C_{D}$ 3___ i força lateral $C_{D}$ 4___ (que és la força segons la direcció perpendicular al pla de simetria de la aeronau), els coeficients de forces corresponents són:

Coeficient de sustentació $C_{D}$ 5___
Coeficient de resistència $C_{D}$ 6___
Coeficient de força lateral $C_{D}$ 7___

En general, la component de la força segons un eix $C_{D}$ 8___ qualsevol del triedro de referència, se sol denotar per $C_{D}$ 9___, i el coeficient de força corresponent és $C_{X}$ 0___. La força $C_{X}$ 1___ segons una direcció $C_{X}$ 2___ seria tractada análogament per a obtindre el seu coeficient $C_{X}$ 3___

Per a un avió s'ampra com a superfície de referència la superfície alar en planta del mateix $C_{X}$ 4___.

Coeficients de moments

Si denominem per $C_{X}$ 5___, $C_{X}$ 6___ i $C_{X}$ 7___ els moments de balanç, picat i guiñada que l'aire eixercix sobre l'aeronau vore eixos de l'avió, els seus respectius coeficients de moments són:

Coeficient de moment de balancege:

$C_{X}$ 8___

Coeficient de moment de picat o de cabotege:

$C_{X}$ 9___

Coeficient de moment de guiñada:

$\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$ 0___

En el cas d'avions, $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$ 1___ és la corda mija aerodinàmica de l'ala, i $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$ 2___ és l'envergadura alar.

Coeficients bidimensionales

En els estudis bidimensionales de perfils aerodinàmics se sol treballar en les accions de l'aire (forces i moments) per unitat de llongitut d'envergadura, per lo que l'adimensionalizaació corresponent es transforma: si $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$ 3___, $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$ 4___ i $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$ 5___ són les corresponents sustentació, resistència i moment de picat per unitat de llongitut que són eixercits sobre un perfil aerodinàmic, els respectius coeficients són $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$ 6___, $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$ 7___ i $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$ 8___, a on $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f}$ 9___ és simplement la corda del perfil.^[1]

Atres térmens

Es denomina eficiència aerodinàmica a la relació entre el coeficient de sustentació i el coeficient de resistència aerodinàmica (C_L/C_D o C_Z/C_X). El seu valor usual en avions està al voltant de 20.

Obtenció dels coeficients aerodinàmics

L'obtenció es pot conseguir per mig de dos vies fonamentals: l'experimental i la teòrica. Per a la medició experimental s'ampren túnels de vent i maquetes a escala, aprofitant les tècniques del anàlisis dimensional; o be es medix directament en vol (la qual cosa no és possible durant la fase de disseny). La via teòrica es basa en l'aplicació de la dinàmica de decorreguts computacional (també coneguda com CFD, del anglés Computacional fluïu dynamics), que tracta de resoldre les equacions de la mecànica de decorreguts aplicades al cos d'estudi per mig d'anàlisis numèric en l'ajuda d'ordenadors.

Coeficients aerodinàmics en automoció

En la automoció també s'utilisen estos coeficients per a l'estudi aerodinàmic; no obstant, sol utilisar-se una notació diferent a l'utilisada en aeronàutica, utilisant com a subíndexs els eixos de referència del vehícul (X en sentit llongitudinal, I en sentit travesser i Z en sentit vertical).^[2] El coeficient de resistència sol simbolisar-se com $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f} l_{r e f}$ 0___, $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f} l_{r e f}$ 1___ o $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f} l_{r e f}$ 2___. Habitualment s'utilisa com a superfície de referència l'àrea frontal del vehícul. El coeficient d'espente lateral aerodinàmic sol simbolisar-se com $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f} l_{r e f}$ 3___, igual que en aeronàutica. Habitualment s'utilisa com a superfície de referència l'àrea lateral del vehícul. El coeficient de sustentació sol simbolisar-se com $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f} l_{r e f}$ 4___ o $\frac{1}{2} ρ V^{2} S_{r e f} l_{r e f}$ 5___. No obstant, també s'utilisa el seu opost, el coeficient de antisustentaació, que relaciona la força de antisustentaació (component en sentit descendent de la força aerodinàmica) i el producte de la pressió dinàmica de l'aire per l'àrea característica. Habitualment s'utilisa com a superfície de referència l'àrea frontal del vehícul, encara que a voltes també s'utilisa l'àrea de la proyecció en planta.

Aixina mateix, per als coeficients de moments sol utilisar-se la distància entre eixos del vehícul com a llongitut de referència.

Vore també

Coeficient de pressió

Referències

↑ Argentina:
111.Consultat el 28 d'abril de 2014.
↑ Aparicio Esquerre, F.; Vora Álvarez, C.; Díaz López, V. (2001). «Aerodinàmica dels automòvils», en Teoria dels vehículs automòvils. Secció de Publicacions de la Escola Tècnica Superior d'Ingeniers Industrials de Madrit. Universitat Politècnica de Madrit. ISBN 84-7484-146-1. Págs. 119-192.

Plantilla:Control d'autoritats

Este artícul conté una traducció derivada de «Coeficientes aerodinámicos» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.

[1] Argentina:
111.Consultat el 28 d'abril de 2014.

[2] Aparicio Esquerre, F.; Vora Álvarez, C.; Díaz López, V. (2001). «Aerodinàmica dels automòvils», en Teoria dels vehículs automòvils. Secció de Publicacions de la Escola Tècnica Superior d'Ingeniers Industrials de Madrit. Universitat Politècnica de Madrit. ISBN 84-7484-146-1. Págs. 119-192.

[1]

[2]