¿Cuál es la diferencia entre la vibración inducida por aleteo y vórtice?

Durante el aleteo, el perfil aerodinámico oscila con una gran amplitud, lo que genera vórtices en la estela. En la vibración inducida por vórtices (VIV), las oscilaciones de la superficie aerodinámica son causadas por el desprendimiento de vórtices. Tanto flutter como VIV tienen oscilaciones aerodinámicas y desprendimiento de vórtices. ¿En qué se diferencian además de la relación de causa y efecto? ¿Y también cómo distinguir cuál es la causa y cuál el efecto para un caso en el que no sabemos de antemano si es flutter o VIV?

¿Quiere decir más allá de la causa y el efecto invertidos que delineó en su pregunta?
@ AE aquí Sí. ¿Hay alguna otra razón además de la relación de causa y efecto? ¿Y también cómo distinguir cuál es la causa y cuál el efecto?
Tal vez agregue un poco sobre distinguir causa y efecto en la pregunta entonces :) Espero que alguien más versado en aleteo pueda ayudar, pero por lo que recuerdo, la respuesta está en la línea de que el desprendimiento de vórtices es lo que estabiliza las oscilaciones del ciclo límite de aleteo (sin el arrojar vórtice la amplitud divergiría). ¡Buena pregunta!
@AEhere Gracias por la sugerencia. He actualizado la pregunta.
Diría que VIV son vibraciones inducidas causadas por vórtices arrojados, generalmente en una superficie de control, cuya energía es totalmente absorbida y amortiguada por la rigidez del ala primaria o la estructura de cola a la que está conectado. Se convierte en aleteo cuando la rigidez de la estructura de la raíz es baja, de modo que la superficie vibrante puede desplazarla en torsión, de modo que almacena y devuelve energía, Y los armónicos de los dos componentes se alinean para que se magnifiquen entre sí. Uno son solo vibraciones, "zumbidos" en otras palabras, y el otro induce oscilaciones en toda la estructura que hacen que se deshaga.
@JohnK Muchas gracias por la respuesta. Será muy útil si puede elaborarlo con un poco más de detalles.
@DipanjanBarman He estado involucrado en investigaciones de vibraciones de superficies de control en aviones en servicio, trabajando con especialistas en aleteo, por lo que he adquirido algunos conocimientos, pero no creo que esté calificado para publicar una respuesta detallada.

Respuestas (1)

Las vibraciones inducidas por aleteo y vórtice (VIV) son inestabilidades dinámicas que surgen de la interacción de fuerzas aerodinámicas, inerciales y elásticas inestables. Ambos extraen energía de la corriente de aire para persistir.

En lugar de percibir la interacción como fuerzas aerodinámicas que causan movimiento estructural o movimiento estructural que genera fuerzas aerodinámicas, es más significativo (y realista) describirlo como un acoplamiento, por ejemplo, descrito típicamente como ecuaciones diferenciales acopladas, y observar las diferencias en cómo la aerodinámica se generan las fuerzas y sus componentes.

Para VIV, la inestabilidad de la estela que genera los vórtices cobertizos alternos (calle de vórtices de von Karman) a su vez genera una sustentación oscilatoria acoplada con la oscilación estructural. Entonces, la inestabilidad de la estela y los efectos inestables de la separación del flujo dominan las fuerzas aerodinámicas oscilatorias.

El aleteo no tiene que describir una inestabilidad dinámica asociada con una estela fluctuante, por ejemplo, el aleteo del panel es la interacción dinámica y la inestabilidad que surge del movimiento fuera del plano del panel de una aeronave en relación con las presiones fluctuantes de la superficie. Sin embargo, el aleteo de pérdida surge de la separación del flujo y su estela inestable resultante.

El aleteo es la inestabilidad dinámica que surge de las fuerzas aerodinámicas inestables (incluida la forma de la estela inestable) junto con la dinámica estructural; sin embargo, el aleteo del ala no requiere una separación masiva del flujo oscilatorio como con VIV. Para flujos adjuntos (no estancados), el aleteo del ala podría exhibir aleteo (a una velocidad de corriente libre lo suficientemente alta, es decir, velocidad de aleteo) debido a la diferencia de fase resultante entre las fuerzas aerodinámicas generadas y la oscilación estructural creando una retroalimentación positiva. La forma variable en el tiempo de la estela todavía desempeña un papel en el aleteo, por ejemplo, el papel de la función de Theodorsen para la sustentación aerodinámica inestable generada por el movimiento estructural.

Muchas gracias :)