El modelo de vórtice de herradura es una representación simplificada del sistema de vórtice de un ala . En este modelo, la vorticidad del ala está modelada por un vórtice ligado de circulación constante , que viaja con el ala, y dos vórtices de punta de ala que se arrastran , por lo que tienen una forma que recuerda vagamente a una herradura . [1] [2] Un vórtice inicial se desprende cuando el ala comienza a moverse a través del fluido, que se disipa bajo la acción de la viscosidad , [3] al igual que los vórtices que se arrastran muy por detrás del avión.
Los vórtices de la punta del ala que se arrastran son responsables del componente de la corriente descendente que crea la resistencia inducida . [4]
El modelo de vórtice en herradura no es realista en el sentido de que implica una circulación uniforme (y, por tanto, de acuerdo con el teorema de Kutta-Joukowski , elevación uniforme) en todas las secciones de la envergadura . En un modelo más realista, la teoría de la línea de elevación , la fuerza del vórtice varía a lo largo de la envergadura y la pérdida de fuerza del vórtice se desprende como una hoja de vórtice a lo largo del borde de fuga, en lugar de como un solo rastro en las puntas de las alas. [5] No obstante, el modelo de vórtice de herradura más simple utilizado con una envergadura efectiva reducida pero la misma circulación en el plano medio proporciona un modelo adecuado para los flujos inducidos lejos de la aeronave.
El término vórtice de herradura también se utiliza en ingeniería eólica para describir el patrón de flujo creado por los fuertes vientos alrededor de la base de un edificio alto. Este efecto se ve amplificado por la presencia de un edificio de poca altura justo en contra del viento. Este efecto se estudió en el Building Research Establishment del Reino Unido entre 1963 y 1973 [6] y la causa del efecto se describe en los libros de texto de ingeniería eólica contemporáneos. [7]
En hidrodinámica, una forma de vórtice de herradura se forma alrededor de los acantilados en el agua que fluye, por ejemplo, alrededor de los pilares de los puentes. [8] Pueden provocar la erosión de los materiales del lecho tanto aguas arriba como aguas abajo del muelle. [ cita requerida ]
En la naturaleza, un vórtice en forma de herradura puede provocar la formación de una nube en forma de herradura . [9]
Notas
- ^ Millikan, Clark B., Aerodinámica del avión , figura 1.35
- ^ McCormick, Barnes W., Aerodinámica, aeronáutica y mecánica de vuelo , Capítulo 3
- ^ "Cobertizo de vórtice" . Centro de Investigación Glenn de la NASA . Consultado el 11 de abril de 2015 .
- ^ McCormick, Barnes W., Aerodinámica, aeronáutica y mecánica de vuelo , Capítulo 4
- ^ McCormick, Barnes W., Aerodinámica, aeronáutica y mecánica de vuelo , figura 4.21
- ^ Penwarden, AD. Sabio, AFE. Entorno de viento alrededor de edificios, ilustración de portada
- ^ Cook, Nueva Jersey. La guía del diseñador para la carga de viento en estructuras de edificios, Parte 1, Figura 8.7
- ^ Dargahi, Bijan (1989). "El campo de flujo turbulento alrededor de un cilindro circular". Experimentos en fluidos . 8 : 1–12. doi : 10.1007 / BF00203058 .
- ^ "Una 'nube de herradura' increíblemente rara fue vista en Nevada y mantuvo ocupados a los creadores de memes" . Independiente, es decir . 12 de marzo de 2018 . Consultado el 12 de marzo de 2018 .
Referencias
- Anderson, John D. (2007), Fundamentos de la aerodinámica , Sección 5.3 (4a ed.), McGraw-Hill, Nueva York NY. ISBN 978-0-07-295046-5
- LJ Clancy (1975), Aerodinámica , Sección 8.10, Pitman Publishing Limited, Londres ISBN 0-273-01120-0
- Cook, Nueva Jersey (1985), La guía del diseñador para la carga por viento de estructuras de edificios, Parte 1 , Butterworths, Londres ISBN 0-408-00870-9
- McCormick, Barnes W., (1979), Aerodinámica, Aeronáutica y Mecánica de Vuelo , John Wiley & Sons, Inc. Nueva York ISBN 0-471-03032-5
- Millikan, Clark B., (1941), Aerodinámica del avión , Sección 1-6 John Wiley and Sons, Inc., Nueva York
- Penwarden, AD, Wise, AFE, (1975) Entorno eólico alrededor de edificios , HMSO, Londres ISBN 0-11-670533-7 .
- Piercy, NAV (1944), Aerodinámica elemental , artículo 213, The English Universities Press Ltd., Londres.
- Von Mises, Richard, (1959), Teoría del vuelo , Capítulo IX - sección 4, Dover Publications, Inc., Nueva York ISBN 0-486-60541-8
Ver también
- Teoremas de Helmholtz
- Condición de Kutta
- Teorema de Kutta-Joukowski
- Modelo de línea de elevación de Prandtl
- Vórtices que se arrastran