¿Es posible tener el flujo laminar por encima de Re=107Re=107Re=10^7?

El perfil aerodinámico siempre comienza con una capa límite laminar; en algún punto de la superficie aerodinámica, la capa límite puede pasar a ser turbulenta. En una corriente libre uniforme, dominan dos modos de transiciones :

• Transición natural
• Transición forzada

a. Transición natural

La transición natural es el mecanismo de transición que normalmente asociamos con el número de Reynolds. A medida que el flujo se mueve a lo largo de la superficie aerodinámica, el número de Reynolds local aumenta y cualquier perturbación inicial se amplifica. Cuando la amplificación aumenta más allá del umbral máximo que puede tolerar una capa límite laminar, el flujo se separa localmente ( burbuja de separación laminar ) y se vuelve a unir como una capa límite turbulenta.

El siguiente gráfico (Ref. Drela , Flight Vehicle Aerodynamics) muestra el crecimiento del número de Reynolds local ($Re_\theta$) y el parámetro de inestabilidad ($\tilde{N}$) para una placa plana. Una vez$\tilde{N}$aumenta más allá del valor crítico ($N_{crit}$), luego ocurre la transición laminar-turbulenta. Observe también cómo el punto de transición se ve afectado por el número de Reynolds de flujo libre ($Re_\infty$): cuanto mayor sea el número de Reynolds de flujo libre (que es lo que pide su OP), más temprana será la transición natural.

Ref. de imagen: Drela, aerodinámica de vehículos de vuelo

Dado que la forma del perfil aerodinámico afecta la distribución de la presión, también afecta la forma de la capa límite. Puede modificar la forma aerodinámica para retrasar la transición tanto como sea posible para minimizar el arrastre por fricción de la piel. Este es el objetivo de diseño de los perfiles aerodinámicos de flujo laminar natural (NLF). Pero incluso en NLF-0215F a una$C_l$de 0,65, por ejemplo, la transición se produce con una cuerda del 61 % en la superficie superior, con un número de Reynolds de flujo libre de 5 millones.

b. Transición forzada

La transición forzada ocurre cuando hay irregularidades o protuberancias en la superficie aerodinámica. Esto puede deberse a tolerancias de fabricación, contaminación o por diseño . La contaminación puede deberse a la lluvia, la acumulación de hielo o incluso la colisión con insectos.

Por lo tanto, en la práctica, la transición real ocurriría mucho antes de lo previsto a través de la transición natural.

El número de Reynolds es la relación entre una velocidad característica y una dimensión característica (no importa la viscosidad por ahora). La clave es la elección de las magnitudes características. Por lo tanto, el inicio de la turbulencia alrededor de Re=2300, que a menudo se encuentra en los libros de texto de dinámica de fluidos, se aplica solo al flujo de la tubería, y el diámetro de la tubería se usa como escala de longitud característica.

El flujo alrededor de las superficies aerodinámicas es fundamentalmente diferente al flujo en una tubería.