Estaba leyendo este sitio web que describía una nueva tecnología de turbinas eólicas y tiene esta cita:
A mediados del siglo XX, los aviones abiertos impulsados por hélices con motores de pistón alcanzaron límites de rendimiento a medida que las velocidades de las puntas de las palas se acercaban a la velocidad del sonido.
En mi clase de fluidos térmicos de ingeniería mecánica, recuerdo vagamente que hubo una discusión sobre el cambio en el diseño de turbina/compresor necesario para velocidades supersónicas, pero no recuerdo ninguno de los conceptos o ecuaciones. ¿Por qué importa que la punta de la turbina alcance la velocidad del sonido? ¿Tiene alguna relación con la velocidad del aire que se acerca desde el frente de la turbina?
¿Es cualquier fenómeno sónico también independiente del tamaño de la turbina? ¿Como una turbina de radio muy grande pero de rotación lenta?
EDITAR: para aclarar, la compañía no afirma nada en particular sobre la velocidad del sonido en su tecnología, sino que hace una especie de comparación vaga entre las limitaciones de las hélices en el pasado y cómo supuestamente están superando el mismo tipo de barrera tecnológica .
La pregunta es ¿qué tiene que ver la velocidad del sonido con la limitación de la capacidad de una hélice? No es obvio para mí por qué es importante que una hélice no pueda romper la barrera del sonido.
Si las puntas de las palas de la hélice se mueven cerca de la velocidad del sonido, se puede formar una onda de choque. El flujo supersónico tiene un carácter muy diferente al subsónico. Una hélice diseñada para operar a velocidades subsónicas será ineficiente a velocidades supersónicas debido a las ondas de choque. En general, las ondas de choque provocan una pérdida de eficiencia. Es posible que haya notado que los aviones subsónicos a menudo tienen alas en flecha. Esto se debe a que el flujo sobre la parte superior de las alas se acelera y puede alcanzar velocidades supersónicas incluso cuando el avión viaja muy por debajo de la velocidad del sonido. El barrido de las alas disminuye la componente normal de la velocidad relativa al ala. Del mismo modo, a veces verá palas de helicópteros con las puntas hacia atrás. Para evitar el flujo supersónico en la entrada de los álabes de la turbina, observará un aumento en el área desde donde el aire entra en el motor hasta que llega a los álabes. Siempre que el flujo que ingresa al motor sea subsónico, el aumento en el área reducirá la velocidad del fluido y evitará el flujo supersónico sobre las palas.
Un apoyo es en realidad un ala. Si ha visto la onda de choque de un avión supersónico, verá cómo en realidad se aleja del ala del avión a un grado mayor, como un ángulo de más de 45 grados. Parece que simplemente fluiría a lo largo del chorro, pero es como tratar de sacar demasiada agua de una presa, si la abertura es demasiado pequeña, la presión de toda la fuerza aumenta. Ese mismo efecto le sucede a un accesorio. Ahora que finalmente se dieron cuenta de lo que el resto del mundo ya sabía, ese ángulo de ataque contra el aire causó más propulsión que... el aire más rápido sobre la parte superior de un ala "succiónándola" en el aire, puedes ver que el ángulo de ataque del borde de ataque en realidad deja demasiada presión detrás de la pala. Es como tratar de ganar más velocidad cuando no hay nada contra lo que empujar. de todos modos
La declaración en el primer párrafo "De hecho, las turbinas estándar de hoy se basan en los mismos principios físicos que los molinos de viento del siglo XVIII". es marketing hooey. Están colgando su sombrero en el hecho de que los molinos de viento eran accesorios sin conductos y la mayoría de las turbinas de hoy son las mismas, lo cual es cierto. Los perfiles aerodinámicos que se utilizan hoy en día no son diseños del siglo XVIII. Afirman que los conductos son mágicos y aumentan la eficiencia de manera asombrosa. Hace un par de décadas hubo un esfuerzo por diseñar accesorios con conductos para aeronaves. No tengo conocimiento de ninguno que esté en servicio comercial. Sospecho que los diseñadores de turbinas eólicas son conscientes de esto y decidieron no canalizar sus turbinas. Hay ganancias disponibles, pero ¿vale la pena el costo?
La velocidad del viento más alta jamás medida fuera de un tornado fue de 113 m/s, aproximadamente. un tercio de la velocidad del sonido. No hace falta decir que ninguna turbina eólica estará operativa a esa velocidad del viento, y mucho menos operará con las puntas de sus alas cerca del modo supersónico. Huele a pseudociencia que es.