¿Cómo calcular la sustentación/arrastre utilizando grifos de presión estática en la prueba del túnel de viento?

Una sección aerodinámica en un túnel de viento tiene muchos golpecitos estáticos en su superficie superior e inferior. Estos puertos estáticos solo pueden leer la presión estática que actúa perpendicularmente a la superficie aerodinámica local.

En el lugar A hay puertos estáticos que leen un valor de presión de -100 Pa relativo. Esta presión actúa perpendicularmente a la superficie aerodinámica, por lo que no es una coordenada x perpendicular. ¿Necesitamos convertir solo este componente vertical cuando ponemos este valor en un diagrama cuando dibujamos la distribución de presión? La presión en el lugar A tiene una componente vertical (elevación) y también una componente horizontal (empuje)... Entonces, ¿cómo "sabría" la integral en qué dirección actúa la presión?

¿Puede explicar con un ejemplo desde el principio (medición de presión) hasta el final (fuerzas calculadas) cómo es este procedimiento? (¿Las presiones medidas experimentalmente en los puertos estáticos se dan en forma relativa o absoluta?)

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El ángulo theta es diferente para cada lugar en la superficie aerodinámica, por lo que no puede ser un theta desde el borde de ataque hasta el borde de salida. ¿Dónde está aquí la función que describe los contornos superior e inferior del perfil aerodinámico? Esa función nos dará la inclinación de la superficie local

La respuesta a su próxima pregunta debería cubrir esto muy bien.
@PeterKämpf Ahora entiendo esta tarea simple donde las presiones actúan perpendicularmente a la coordenada x. Tengo problemas para entender la "presión real" que actúa perpendicularmente a la contura de la superficie aerodinámica, porque esta presión está en ángulo con respecto a la coordenada x.

Respuestas (2)

Tienes razón, la presión es una entidad escalar, mientras que la fuerza es un vector y tiene tanto una magnitud como una dirección. Los puertos de presión son una medida de la magnitud de la presión total únicamente, la información de dirección no está contenida en ellos, lo cual es la base de la pregunta.

Para información direccional, necesitamos incluir:

  • la geometría del perfil del ala que se midió;
  • el ángulo de ataque durante la medición.

La presión que actúa sobre una superficie crea una fuerza, que siempre es perpendicular a la superficie, también mencionada en el segundo video de YouTube vinculado. Entonces, todo lo que necesitamos saber es la inclinación del área local en el puerto de presión. Lo que sí sabemos, porque la forma del perfil está definida, por ejemplo, la serie NACA de 4 dígitos (de wikipedia ):

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Ecuación para un perfil aerodinámico NACA de 4 dígitos combado[editar]

Gráfico de una lámina NACA 2412. La línea de inclinación se muestra en rojo y el grosor, o el perfil aerodinámico simétrico 0012, se muestra en púrpura. Los foils asimétricos más simples son los foils de la serie NACA de 4 dígitos, que utilizan la misma fórmula que la utilizada para generar los foils simétricos 00xx, pero con la línea de curvatura media doblada. La fórmula utilizada para calcular la línea de inclinación media es[4]

{ metro pag 2 ( 2 pag X − X 2 ) , 0 ≤ X ≤ pag , metro ( 1 − pag ) 2 ( ( 1 − 2 pag ) + 2 pag X − X 2 ) , pag ≤ X ≤ 1 ,

Dibujé un vector de fuerza F, que resulta de la presión local que actúa perpendicularmente sobre la superficie. Por supuesto, habrá un erizo de vectores de fuerza, todos apuntando en una dirección diferente: para que todo tenga sentido, se descomponen en un componente de elevación y un componente de arrastre.

Para calcular la sustentación y el arrastre, necesitamos la distribución de presión que nos darán los grifos estáticos y la función f(x) de los contornos aerodinámicos superior e inferior. Entonces, no es cierto que solo con la distribución de presión podamos calcular fuerzas como alguien mencionó ... Sé que falta algo porque la presión no es perpendicular a la coordenada x cuando encuentra elevación o paralela al eje x cuando encuentra arrastre ...
No, no perpendicular a la coordenada x/y, perpendicular a la superficie. Elevación y arrastre son componentes verticales/horizontales de los vectores de fuerza.
¿Por qué necesitamos AoA si conocemos la función de la superficie aerodinámica, entonces AoA es irrelevante?
Depende de cómo queramos descomponer los vectores, la sustentación y la resistencia se definen en relación con la corriente de aire libre.
¿Está Su en mi segundo video, la función f(x) de la superficie aerodinámica superior?

Entonces, ¿cómo "sabría" la integral en qué dirección actúa la presión?

La integral solo puede integrarse en una dirección de coordenadas, por lo que esto le dirá qué hacer. Si integra sobre la coordenada X, integrará la presión total sobre la proyección X de la superficie aerodinámica. Esto le dará automáticamente solo el componente de elevación.

Si integra sobre la coordenada Y, solo obtendrá la contribución de arrastre. Tenga en cuenta que un tramo horizontal de la superficie aerodinámica no tiene contribución de arrastre de presión.

Por supuesto, como usted observa correctamente, la presión en el punto A actúa sobre una parte inclinada del contorno, por lo que contribuye con un componente de sustentación y arrastre.

El ángulo theta es diferente para cada lugar en la superficie aerodinámica, por lo que no puede ser un theta de LE a TE. ¿Puedes aclarar eso? youtube.com/watch?v=tr13vsa0d4s&ab_channel=AerospaceGuy
@JurgenM Si por theta te refieres a la inclinación (mejor usa d y d X ; o explica cómo defines θ ), por supuesto es diferente sobre el acorde. Pero no lo necesitas, todo lo que necesitas es d X o d y para la integración de presiones.
¿Cómo calcular la sustentación/arrastre utilizando grifos de presión estática en la prueba del túnel de viento?
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