La capa límite
En física y mecánica de fluidos , una capa límite es la capa delgada de fluido en la vecindad inmediata de una superficie límite formada por el fluido que fluye a lo largo de la superficie. La interacción del fluido con la pared induce una condición de contorno sin deslizamiento (velocidad cero en la pared). Luego, la velocidad del flujo aumenta monótonamente por encima de la superficie hasta que vuelve a la velocidad del flujo total. La capa delgada que consiste en fluido cuya velocidad aún no ha vuelto a la velocidad de flujo a granel se denomina capa límite de velocidad.
El aire junto a un ser humano se calienta, lo que da como resultado un flujo de aire convectivo inducido por la gravedad, flujo de aire que da como resultado una capa límite térmica y de velocidad. Una brisa rompe la capa límite, y el cabello y la ropa la protegen, haciendo que el ser humano se sienta más fresco o más cálido. En el ala de un avión , la capa límite de velocidad es la parte del flujo cerca del ala, donde las fuerzas viscosas distorsionan el flujo no viscoso circundante. En la atmósfera terrestre , la capa límite atmosférica es la capa de aire (~ 1 km) cerca del suelo. Se ve afectado por la superficie; flujos de calor día-noche causados por el sol que calienta el suelo, la humedad o la transferencia de cantidad de movimiento hacia o desde la superficie.
Las capas límite laminares se pueden clasificar libremente según su estructura y las circunstancias en las que se crean. La fina capa de corte que se desarrolla en un cuerpo oscilante es un ejemplo de una capa límite de Stokes , mientras que la capa límite de Blasius se refiere a la conocida solución de similitud cerca de una placa plana adjunta que se mantiene en un flujo unidireccional que se aproxima y la capa límite de Falkner-Skan . una generalización del perfil de Blasius. Cuando un fluido gira y las fuerzas viscosas se equilibran por el efecto de Coriolis (en lugar de la inercia convectiva), una capa de Ekmanformularios En la teoría de la transferencia de calor, se produce una capa límite térmica. Una superficie puede tener múltiples tipos de capa límite simultáneamente.
La naturaleza viscosa del flujo de aire reduce las velocidades locales en una superficie y es responsable de la fricción de la piel. La capa de aire sobre la superficie del ala que es frenada o detenida por la viscosidad es la capa límite. Hay dos tipos diferentes de flujo de capa límite: laminar y turbulento. [1]
El límite laminar es un flujo muy uniforme, mientras que la capa límite turbulenta contiene remolinos o "remolinos". El flujo laminar genera menos arrastre por fricción superficial que el flujo turbulento, pero es menos estable. El flujo de la capa límite sobre la superficie de un ala comienza como un flujo laminar suave. A medida que el flujo continúa retrocediendo desde el borde de ataque, la capa límite laminar aumenta de espesor.
A cierta distancia del borde de ataque, el flujo laminar suave se descompone y pasa a un flujo turbulento. Desde el punto de vista de la resistencia aerodinámica, es aconsejable tener la transición de flujo laminar a turbulento lo más atrás posible del ala, o tener una gran parte de la superficie del ala dentro de la porción laminar de la capa límite. Sin embargo, el flujo laminar de baja energía tiende a romperse más repentinamente que la capa turbulenta.
