Estela (física)
La estela es la región de flujo perturbado (a menudo turbulento ) aguas abajo de un cuerpo sólido que se mueve a través de un fluido, causada por el flujo del fluido alrededor del cuerpo.
Para un cuerpo romo en flujo externo subsónico , por ejemplo, las cápsulas Apolo u Orión durante el descenso y el aterrizaje, la estela se separa masivamente y detrás del cuerpo hay una región de flujo inverso donde el flujo se mueve hacia el cuerpo. Este fenómeno se observa a menudo en las pruebas de túnel de viento de las aeronaves, y es especialmente importante cuando se trata de sistemas de paracaídas , porque a menos que las líneas del paracaídas extiendan la cúpula más allá de la región de flujo inverso, la rampa puede no inflarse y colapsar. Los paracaídas desplegados en estelas sufren déficits de presión dinámica que reducen sus fuerzas de arrastre esperadas . Alta fidelidadLas simulaciones de dinámica de fluidos computacionales a menudo se realizan para modelar flujos de estela, aunque dicho modelado tiene incertidumbres asociadas con el modelado de turbulencia (por ejemplo , implementaciones RANS versus LES ), además de efectos de flujo inestable. Las aplicaciones de ejemplo incluyen la separación de etapas de cohetes y la separación de almacenamiento de aeronaves.
En fluidos incompresibles (líquidos) como el agua, se crea una estela de proa cuando una embarcación se mueve a través del medio; como el medio no se puede comprimir, debe desplazarse, lo que da como resultado una onda. Al igual que con todas las formas de onda , se propaga hacia afuera desde la fuente hasta que su energía se supera o se pierde, generalmente por fricción o dispersión .
Las aves acuáticas y los barcos que se mueven por la superficie del agua producen un patrón de estela, explicado matemáticamente por primera vez por Lord Kelvin y conocido hoy como patrón de estela Kelvin . [1]
Este patrón consiste en dos líneas de estela que forman los brazos de un cheurón, V, con la fuente de la estela en el vértice de la V. Para un movimiento lo suficientemente lento, cada línea de estela está desplazada de la trayectoria de la fuente de la estela por alrededor de arcosen (1/3) = 19,47° y está formado por pequeñas ondas plumosas con un ángulo de aproximadamente 53° con respecto a la trayectoria.
El interior de la V (de apertura total de 39° como se indicó anteriormente) está lleno de ondas curvas transversales, cada una de las cuales es un arco de círculo con centro en un punto que se encuentra en el camino a una distancia dos veces mayor que la del arco a la estela. fuente. Este patrón es independiente de la velocidad y el tamaño de la fuente de estela en un rango significativo de valores. [2]
