El efecto Meredith es un fenómeno por el cual la resistencia aerodinámica producida por un radiador de refrigeración puede compensarse mediante un diseño cuidadoso del conducto de refrigeración de modo que la expansión del aire caliente en el conducto produzca un empuje útil. El efecto se descubrió en la década de 1930 y se hizo más importante a medida que aumentaron las velocidades de los aviones con motor de pistón durante la próxima década.
![](http://wikiimg.tojsiabtv.com/wikipedia/commons/thumb/c/c1/North_American_P-51_Mustang.jpg/440px-North_American_P-51_Mustang.jpg)
El efecto Meredith ocurre cuando el aire que fluye a través de un conducto es calentado por un intercambiador de calor o radiador que contiene un fluido de trabajo caliente como etilenglicol . Normalmente, el fluido es un refrigerante que transporta el calor residual de un motor de combustión interna. [1]
El conducto debe viajar a una velocidad significativa con respecto al aire para que se produzca el efecto. El aire que fluye hacia el conducto se encuentra con la resistencia al arrastre de la superficie del radiador y se comprime debido al efecto de aire del pistón . A medida que el aire fluye a través del radiador, se calienta , elevando ligeramente su temperatura y aumentando su volumen. A continuación, el aire caliente presurizado sale a través del conducto de escape que tiene una forma convergente, es decir, que se estrecha hacia la parte trasera. Esto acelera el aire hacia atrás y la reacción de esta aceleración contra la instalación proporciona un pequeño empuje hacia adelante. [2] El aire se expande y disminuye la temperatura a medida que pasa por el conducto, antes de emerger para unirse al flujo de aire externo. Así, se logran los tres procesos de un ciclo Brayton abierto : compresión, adición de calor a presión constante y expansión. El empuje que se puede obtener depende de la relación de presión entre el interior y el exterior del conducto y la temperatura del refrigerante. [1] El punto de ebullición más alto del etilenglicol en comparación con el agua permite que el aire alcance una temperatura más alta aumentando el empuje específico.
Si el empuje generado es menor que la resistencia aerodinámica de los conductos y el radiador, entonces la disposición sirve para reducir la resistencia aerodinámica neta de la instalación del radiador. Si el empuje generado excede la resistencia aerodinámica de la instalación, entonces todo el conjunto contribuye con un empuje hacia adelante neto del vehículo.
El P-51 Mustang norteamericano , que voló por primera vez en 1940, utilizó el principio de Meredith en el diseño de su radiador de vientre. [3]
Alrededor de esta época, el efecto Meredith también inspiró los primeros trabajos estadounidenses sobre el conducto aerotermodinámico o ramjet , debido a la similitud de sus principios de funcionamiento. [1]
Historia
FW Meredith era un ingeniero británico que trabajaba en el Royal Aircraft Establishment (RAE), Farnborough . Reflexionando sobre los principios de la refrigeración líquida, se dio cuenta de que lo que se consideraba convencionalmente como calor residual, que se transfería a la atmósfera mediante un refrigerante en un radiador, no tenía por qué perderse. El calor agrega energía al flujo de aire y, con un diseño cuidadoso, puede usarse para generar empuje. El trabajo fue publicado en 1936. [2]
El fenómeno se conoció como el "efecto Meredith" y fue rápidamente adoptado por los diseñadores de prototipos de aviones de combate que estaban en desarrollo, incluidos el Supermarine Spitfire y el Hawker Hurricane, cuyo motor Rolls-Royce PV-12, más tarde llamado Merlin , se enfrió con etileno. glicol. Un ejemplo temprano de un radiador de efecto Meredith se incorporó en el diseño del Spitfire para el primer vuelo del prototipo el 5 de marzo de 1936. [4]
Muchos ingenieros no entendieron los principios operativos del efecto. Un error común fue la idea de que el motor radial enfriado por aire se beneficiaría más, porque sus aletas funcionaban más calientes que el radiador de un motor enfriado por líquido, y el error persistió incluso en 1949. [1]
En tiempos más recientes, el fenómeno se ha utilizado en los coches de carreras montando los radiadores de refrigeración del motor en túneles. [5]
Ver también
Referencias
- ^ a b c d Becker, J .; " La frontera de la alta velocidad: Historias de casos de cuatro programas de la NACA, 1920-1950 ", SP-445, NASA (1980), Capítulo 5: Carenados, entradas y salidas de aire de alta velocidad y sistemas de flujo interno: la investigación de ramjet . [1]
- ^ a b Meredith, F. W: "Enfriamiento de motores de aeronaves. Con especial referencia a radiadores de etilenglicol encerrados en conductos", Consejo de investigación aeronáutica R&M 1683, 1936.
- ^ Yenne, Bill: Rockwell: La herencia de América del Norte. Nueva York: Crescent Books, 1989. Página 49, ISBN 0-517-67252-9 .
- ^ Gingell, G. (Ed.); " The Supermarine Spitfire - 40 años después ", Royal Aeronautical Society, 1976, página 13.
- ^ Oxley, Mat (9 de marzo de 2021). "¿Ducati está usando el efecto suelo para un mayor agarre en MotoGP?" . Revista Motor Sport . Consultado el 31 de mayo de 2021 .