curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo

[U25pies]

bien, por fin salimos a navegar con Newton turbulento

primero orientamos su vela de tablero de madera con un ángulo de ataque de 90 grados respecto al Viento aparente (Va) y nos dejamos arrastrar por la fuerza del viento navegando viento en popa, la Fuerza de avance en la dirección del Rumbo del Velero (RV) es igual al arrastre (D, Drag)



ahora orientamos la vela de tablero y le damos un ángulo de ataque de 45 grados respecto al Viento aparente (Va) y navegamos de través, y la Fuerza de avance es la sustentación (L, Lift)

el dibujito valdría para una piedra plana lanzada contra un estanque y también podemos imaginar una bola de billar dándole de refilón a otra bola de billar

eso sí: necesitamos que el conjunto orza-timón-carena nos proporcione una fuerza igual al arrastre (D, Drag) pero de sentido contrario

bien

ahora orzamos hacia el Viento ... y ahora es cuando

Newton turbulento Alargamiento 1
y
Newton turbulento Alargamiento 10

muestran un distinto comportamiento



navegamos ceñidos al viento: hay un ángulo de 30 grados entre el Rumbo del Velero (RV) y el Viento aparente (Va)

el ángulo de ataque de la vela es de 8 grados

y del Resultado (R) de la sustentación (L, Lift) y el arrastre (D, Drag) obtenemos una Fuerza de avance (Fa) en el sentido del Rumbo del Velero (RV)

Veamos las fuerzas que obtenemos

el Coeficiente de arrastre (Cd) se puede decir que es 1,2 y se puede decir que es 0,167 dependiendo del "área de referencia"

si lo tratamos como un coche entonces la fuerza de arrastre es igual a

1,2 x el área frontal (que es igual a la superficie de la vela x el seno de 8 grados)

si lo tratamos como una vela entonces la fuerza de arrastre es igual a

0,167 (que es 1,2 por el seno de 8 grados) x la superficie de la vela

ahora veamos cuánta fuerza lateral o sustentación (L, Lift) obtenemos

y para esto lo primero es repetir un mantra, es el rito de iniciación

en el dibujo lo que vemos es una placa plana en dos dimensiones

el Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d [con "c" y "l" minúscula] es igual a

"dos pi alfa radianes"

"dos pi alfa radianes"

"dos pi alfa radianes"

lo repetimos todos juntos

"dos pi alfa radianes"

"dos pi alfa radianes"

"dos pi alfa radianes"

cumplido el rito de iniciación la cosa es que los teóricos al Angulo de Ataque (AoA) le llaman "alfa" y lo simbolizan con la letra griega "alfa" y expresan el ángulo en radianes en vez de en grados

el Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d) de una placa plana es igual a 2 multiplicado por el número pi y multiplicado por el ángulo de ataque en radianes

esto a fin de cuentas viene a ser 0,11 por cada grado de Angulo de Ataque

pero en la práctica, en la realidad, lo que se observa es 0,10 por cada grado de Angulo de Ataque (AoA)

entonces con 8 grados de Angulo de Ataque los dos Newtons turbulentos, los dos, el 1 AR y el 10 AR, los dos obtienen

cl_2d = 0,8

pero

ahora tenemos que traducir a tres dimensiones:



con un Angulo de Ataque de 8 grados

Newton turbulento de bajo Alargamiento, AR = 1:

Coeficiente de arrastre (Cd) = 0,167
Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d) = 0,8
Coeficiente de sustentación en tres dimensiones (CL_3d) = 0,26

Newton turbulento de alto Alargamiento, AR = 10

Coeficiente de arrastre (Cd) = 0,167
Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d) = 0,8
Coeficiente de sustentación en tres dimensiones (CL_3d) = 0,66

si dibujamos los Coeficientes con papel y lápiz veremos que el Newton chiquitajo no tiene fuerza para ceñir y, en cambio, el Newton alto y espigado ciñe bien