Pierderi
1.8.2 Stratul laminar și stratul turbulent.
Flux laminar. Este un flux în care fluidul poate fi considerat a se deplasa în straturi uniforme numite foi. Un flux este laminar atunci când straturile succesive de aer din stratul limită alunecă lin unul peste altul, de la filmul staționar de la suprafață până la viteza de curgere liberă a aerului exterior.
Curgere turbulentă. În acest tip de curgere foile curg dezorganizate, atât în direcția lor, cât și în viteza lor. În spațiul liber fluxul nu interacționează cu obiecte, dar dacă un obiect este aproape de fluxul fluidului, acesta interacționează cu acesta schimbându-și caracteristicile de viteză așa cum vom vedea mai jos.
Debitul poate rămâne laminar atâta timp cât foile nu interacționează suficient pentru a provoca mișcări secundare între ele, dar altfel amestecarea liberă și aleatorie a foilor face fluxul turbulent.
Debitul se poate schimba de la laminar la turbulent pe baza:
- O schimbare a vitezei de curgere.
- Modificări ale fluxului în sine.
- Rugozitatea suprafeței peste care curge.
- Gradienți de presiune. Când presiunea statică scade odată cu distanța de-a lungul fluxului, perturbările fluxului sunt diminuate; când această presiune crește, perturbările sunt amplificate. Reducerea presiunii statice în secțiunea aripii înainte ajută la menținerea fluxului laminar.
- Alți factori: densitatea fluidului (P), viteza acestuia (V), lungimea (L = coarda aripii în acest caz) și coeficientul de vâscozitate (u), pe care inginerii îl raportează într-un număr dimensional numit numărul Reynolds R = (PVL)/u.
Stratul limită și stratul turbulent. Când un fluid curge peste o suprafață, din cauza fricțiunii, stratul cel mai apropiat de suprafață se oprește complet. Deasupra acestui strat se formează altele, fiecare dintre ele având o frecare mai mică decât cea anterioară și, prin urmare, o viteză mai mare. Astfel, până când dintr-un strat specific nu există frecare și straturile au viteza liberă a fluidului.
Grosimea stratului limită crește de obicei pe măsură ce fluidul se deplasează de-a lungul suprafeței. Cantitatea acestei creșteri depinde de vâscozitatea fluidului, viteza de curgere, netezimea/rugozitatea suprafeței și forma suprafeței.
Un strat limită al cărui flux este laminar este adesea numit strat limitar laminar, care este uneori abreviat ca strat laminar, în timp ce, dacă fluxul este turbulent, stratul este numit strat limită turbulent, abreviat ca strat turbulent.
Când stratul limită începe să curgă peste marginea anterioară a aripii, o face sub forma unui strat laminar, lipit de aripă și foarte subțire; dar pe măsură ce curge spre marginea de ieșire, acest strat devine un strat turbulent, mai separat de aripă și mai gros.
În timp ce stratul este laminar, acesta rămâne atașat de aripă și produce ridicare, dar când devine turbulent, își mărește separarea de aripă și nu produce ridicare. Se numește punctul în care stratul laminar devine turbulent și îi crește grosimea „tranziția la turbulențe” sau „tranziția stratului de graniță”.
În general, pe o aripă normală, stratul limită rămâne laminar doar o mică parte a corzii înainte de a se împărți într-un flux turbulent; în plus, grosimea acestui strat în zona marginii de atac este mică, deși crește de-a lungul profilului. Zona de curgere turbulentă are o rezistență la frecare semnificativ mai mare decât fluxul laminar.