Studied by 10 peopleAerodinámica
Rama de la mecánica de fluidos que estudia las leyes que regulan el movimiento del aire y las reacciones entre el aire y cuerpos solidos
De que dependen las reacciones del aire
Condiciones del aire
De que está compuesto el viento
Particulas en movimiento
Cuando el movimiento del aire es laminar
filetes de aire paralelos y sobrepuestos individualizados
Cuando el movimiento del aire es turbulento
filetes de aire se entrecruzan y no conservan su individualidad
Cual es el caso mas general de movimiento de aire
turbulento
Como varian las velocidades instantaneas
magnitud y dirección
turbulencias
movimientos desordenados a nivel macroscopico
que pasa cuando el viento encuentra un obstáculo
movimiento se perturba y se hace irregular
Cuerpo en el seno de un fluido experimenta dos fuerzas
resistencia o arrastre y empuje o sustentación
Con que dirección va la fuerza de arrastre
en dirección del movimiento relativo
Con que dirección va la fuerza de sustentación
Perpendicular a la de arrastre
Que es la fuerza total
suma de la fd y Fl
Que es la fuerza resultante
vector cuyo punto de aplicación es su centro aerodinámico o de empuje
CD
Coeficiente de arrastre
CL
Coeficiente de sustentación
de que dependen Cd y Cl
geometría del cuerpo, ángulo de ataque y velocidad relativa
rozamiento
arrastre debido a esfuerzos tangenciales
arrastre de presión
arrastre por esfuerzos normales a la suerficie del cuerpo
que es un fluido ideal
fluido sin viscosidad
que pasa si el fluido es ideal
no existiría la capa limite por lo tanto la fuerza de arrastre es nula
que pasa en un fluido real
viscosidad origina la capa limite que aumenta un gradiente de presión adverso
Cuando se produce la separación de una estela con remolinos
cuando el gradiente de presión adversa alcanza un cierto valor
por que se forma una fuerza neta en la dirección del flujo
por la caída de presión entre adelante y atras
disminuye el arrastre de presión
disminuir el valor del gradiente adverso de presión aguas abajo y diseñar el perfil del cuerpo de forma aerodinámica
como se hace la conversión de cinetica a mecanica
aerogeneradores con par motor por fuerza de arrastre. Aerogeneradores son par motor se obtiene esencialmente de la fuerza de sustentación, tienen alabes de perfil aerodinámico en donde se desarrolla la fuerza de sustentación que produce el par motor
con que principio funcionan los aerogeneradores de eje horizontal tipo helice
fuerza de sustentación
que origina la circulación del aire
fuerza de empuje
en que componentes se descompone la fuerza de empuje
perpendicular al eje de giro del rotor: origina el par de giro paralela al eje de giro: no contribuye al par
que principio de aerogenerador tiene mejores rendimientos energéticos
basado en sustentación
momento de la fuerza de resistencia
momento de balanceo
momento de la fuerza de sustentación
momento de guiñada
fuerza lateral
normal al plano definido por las otras dos direcciones
cual es el momento de la fuerza lateral
momento de cabeceo
capa limite
zona de contacto entre el fluido y el cuerpo, aqui los efectos de rozamiento son importantes
cuantas capas tiene la capa limite
2
segunda capa de la capa limite
efectos de rozamiento son despreciables, el flujo es ideal sin rozamiento (flujo potencial)
de donde a donde se extiende la superficie
desde la superficie del cuerpo hasta una distancia donde la velocidad alcanza el 99% de la velocidad del flujo sin rozamiento de la corriente
SEPARACIÓN DE LA CAPA LIMITE como es la variación de presión
muy pequeña
Porque viene dada la distribución de presiones
por el gradiente de presión del flujo potenciañ
De que dependen el perfil de velocidad y el aumento del espesor
del gradiente de presión en a dirección x
Que es el gradiente favorable
Es si la presión disminuye en el sentido de la circulación y el espesor de la capa limite se reduce
gradiente adverso
si la presión aumenta en el sentido de flujo, espesor de la capa limite crece y provoca que el fluido en la capa limite se frene
Cuando se produce la separación del flujo seguida de una zona de flujo invertido
Si el gradiente de presión alcanza un valor suficiente grande
Donde se produce la separación
punto dV/dy=0
Que se origina en la separación
el desprendimiento del flujo formandose una estela aguas abajo del punto de separación
Donde está el punto de separación
lo mas abajo posible
Que deforma las lineas de corriente del flujo no perturbado aumentando su velocidad
la geometría del perfil
que compensa la aceleración arriba de A
el efecto de frenado
Con que la capa limite permanece delgada
por el efecto de aceleración
que aparece abajo de A
un gradiente adverso a la presión y un aumento de la capa limite hasta B
a partir de donde el fluido se sigue desacelerando produciendo una inversión en el sentido de flujo
en el punto B
A partir de donde se forma una zona de turbulencias
del punto de despegue
estela
zona de turbulencias
en donde se produce una perdida de energía por rozamiento
punto de despegue
a donde viajan los remolinos?
aguas abajo disipando energía por rozamiento viscoso
que pasa en una capa limite adherida si varia el ángulo
se puede producir el desprendimiento de la capa límite
que surge alrededor de un cuerpo envuelto por un fluido en movimiento
una distribución de presiones
que fuerzas origina la distribución de presiones en una capa limite adherida
FUERZA DE ARRASTRE: paralela a la dirección de la velocidad relativa
FUERZA DE SUSTENTACIÓN: perpendicular a la de arrastre
Que fuerzas actúan sobre cada elemento de area
fuerza según el eje tangencial originada por el esfuerzo cortante debido al rozamiento
Fuerza segun a la normal que es perpendicular a la superficie debido a la presión
Con que se relacionan las fuerzas de arrastre y sustentación
con la presión aerodinámica
De que dependen Cl y Cd
geometría, dirección de la velocidad relativa y número de Reynolds
Cd varía en función de ______
Re
Como es la distribución de las líneas de corriente para un Re muy pequeño
proxima a la del flujo potencial, siendo que el flujo real esta dada por la función de Stokes
Para Re alrededor de 4 como es la distribución de las líneas de corriente
Se inicia el desprendimiento. hasta ocupar toda la parte posterior de la esfera que ocurre para un Re proximo a 10
Como es la distribución de las líneas de corriente para un Re alto
se desprende el remolino
Como es la distribución de las líneas de corriente para un Re de 100
se forma una estela aguas abajo de la esfera. el coeficiente de arrastre disminuye hasta 0.45 y el circulo de desprendimineto es en un angulo polar cercano a 80, siendo el primer regimen subcritico o de estela
Como es la distribución de las líneas de corriente para un Re a 300000
cd tiene un brusco descenso de .45 a .1 estabilizandose en .13. el angulo de desprendimiento es de 120 formandose el segundo regimen de estela o subcritico
borde de ataque
puntos AA' a barvolento sobre los que incide el fluido
borde de fuga
puntos BB' a sotavento opuesta a AA'
CUERDA DEL PERFIL
une los puntos de ataque y de fuga
envergadura o longitud del perfil
longitud b del segmento BB'
extrados e intrados
lineas AMB y ANB
extrados
aire esta en depresión
intrados
aire en sobrepresión
angulo de incidencia
forma la cuerda con la dirección de la velocidad relativa del viento
geometria del perfil definida por
configuración de la linea de curvaura media espesor maximo curvatura del borde de ataque
clasificación de perfiles segun la relacion espesor/ cuerda:
perfiles tienen diferentes denominaciones segun su ____
forma
denomincación NACA
national advisory committee of aeronautics
Que definen los cuatro digitos de la serie NACA mas antigua
primer digito: maxima flecha de la linea media segundo: distancia desde el borde de ataque hasta la posición de máxima flecha dos ultimos: espesor maximo en porcentaje de cuerda
Que definen los numeros en la serie NACA de 5 digitos
primer: valor aproximado de la ordenada máxima de la linea de curvatura media en porcentaje de cuerda 2 y 3: doble de la posición de dicha ordenada 4 y 5: espesor maximo
VERDADERO O FALSO: el viento cede toda su energía cinética
Falso
de la energía en el rotor en que se pierde una pequeña parte de la energía
rozamientos aerodinámicos y meánicos
potencia en el eje del rotor o potencia al freno
potencia capaz de accionar una carga eesta en el eje del rotor
potencia eólica disponible
potencia eolica del viento antes de incidir sobre el rotor
relacion potencia al freno y potencia eólica disponible
rendimiento de conversión o coeficiente de potencia
densidad de potencia o potencia especifica
potencia obtenida por area barrida por el rotor
Estos rotores presentan un elevado par de arranque para velocidades bajas de viento.
Rotores verticales tipo Savonius y Generadores multipala Windmill.
Rotores adecuados para accionamiento de bombas de agua y para arranque a plena carga
Rotores verticales tipo Savonius y Generadores multipala Windmill.
Estos rotores tienen par de arranque menor, requieren velocidad de viento mayor y no adecuados para arranque a plena carga.
Rotores bipala y tripala
Al disminuir el número de palas aumenta...
Velocidad específica de diseño.
Generadores multipala se denominan:
Generadores lentos
Generadores bipala o tripala se denominan:
Generadores rápidos
La denominación rápido o lento está ligada a...
La velocidad específica de diseño.
¿Coeficiente de potencia y de momento varían según qué y dependen de qué?
Regimen de funcionamiento y dependen de la velocidad específica, ángulo de incidencia.
Velocidad tangencial aumenta según...
se aleja del eje de giro del rotor.
En la zona del buje la velocidad es...
Nula
¿En el extremo de la pala que velocidades se alcanzan?
70 m/s
Cómo se optimiza la potencia de un aerogenerador? (Tiene que ver con el ángulo)
Ajustar el ángulo de paso de los perfiles para tener siempre el mismo ángulo de ataque.
Note
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