En un vuelo real, cuando aumenta la velocidad de un avión, también vemos un aumento en la temperatura. De modo que a números de Mach altos, las superficies de la aeronave estarán muy calientes.
Ahora me he encontrado con este problema de que en un túnel de viento y para un modelo de prueba funciona en orden inverso. Para aumentar la velocidad del flujo en el túnel, la temperatura de las superficies del modelo de prueba se reducirá y, con números de Mach altos, necesitamos usar calentadores para evitar la congelación.
Mi pregunta es esta: ¿es esto fundamentalmente correcto? Si es así, ¿cuál es la razón de esta diferencia?
Creo que la razón es que el aire se enfría mientras se comprime en el depósito de alta presión antes del túnel de viento de alta velocidad.
Cuando se detiene el movimiento del aire (como sucede alrededor de los bordes de ataque de la aeronave), su presión aumenta (según el principio de Bernoulli) y dado que la compresión es adiabática (sin intercambio de calor (todavía)), su temperatura también aumenta. La temperatura final se llama Temperatura Total del Aire (o temperatura de estancamiento).
Para aeronaves en vuelo, la temperatura total del aire es su temperatura original más el aumento debido a la compresión por los bordes de ataque de la aeronave. Es por eso que los bordes de ataque se calientan en un vuelo supersónico. Los otros lados no lo hacen, el aire no está estancado a su alrededor.
Sin embargo, para el túnel de viento, el aire ya estaba estancado en el depósito de alta presión anterior: los túneles de viento de alta velocidad generalmente comprimen previamente el aire, porque los compresores no pueden producir velocidades supersónicas. En este depósito se enfría y luego, a medida que acelera por el túnel de viento, se expande adiabáticamente, reduciendo su temperatura muy por debajo de la temperatura ambiente. Vuelve a la temperatura del depósito en los bordes de ataque, pero alrededor del resto del modelo el aire no está estancado, por lo que tiene la temperatura más baja del flujo.
Roberto DiGiovanni
Roberto DiGiovanni