¿Por qué la mayoría de los autores usan vórtices en las puntas de las alas como razón para el flujo 3D alrededor del ala?

Depende un poco de la definición de "vórtice de punta de ala".

Si esto se define solo como el flujo local alrededor de la punta del ala , es demasiado estrecho para abarcar todos los efectos 3D y tiene razón.

Sin embargo, si el término "vórtice en la punta del ala" describe el comienzo de todo el proceso de acumulación de la estela causado por la corriente descendente y el flujo lateral, entonces esto causa una resistencia inducida. El vórtice detrás del ala ya no puede crear resistencia; esto solo se puede hacer mediante cosas que suceden directamente en el ala. Pero la resistencia inducida se extiende por toda el ala y no se restringe a sus puntas, por lo que la parte del nombre "punta del ala" es engañosa.

En mi opinión del proceso, la resistencia inducida es causada por la flexión gradual del flujo por parte del ala. Al doblar un flujo ya desviado más hacia abajo, la fuerza de reacción debe tener un componente hacia atrás, que es la resistencia inducida. Nota: ¡No se requiere flujo de punta de ala para la explicación! Pero eso es demasiado simple, o el arrastre 2D puro también produciría un arrastre inducido. De hecho, el flujo primero se dobla hacia arriba por delante del ala (ángulo de ataque inducido), por lo que la flexión no comienza con un flujo recto sino hacia arriba. Sin la corriente descendente añadida de los vórtices de arrastre, todos los efectos se cancelan, por lo que solo queda una fuerza vertical. Agregue la corriente descendente sobre el ala producida por los vórtices libres y ¡bingo! - el componente hacia atrás es precisamente el arrastre inducido agregado en el flujo 3D.

La explicación que se escucha a menudo de que el flujo alrededor de las puntas de las alas provoca una resistencia inducida es mucho menos útil y similar a decir que las calles mojadas provocan lluvia. Al final, el flujo de la punta del ala es solo una reacción a las diferencias de presión locales, de la misma manera que lo es el ángulo de ataque inducido . Y es esta diferencia de presión en todo el tramo lo que hace que el flujo se doble alrededor del ala y se acelere hacia abajo. Este movimiento hacia abajo provoca la acumulación de estela y los vórtices de estela, que a su vez comienzan en la punta del ala.

En cuanto al "por qué" que está preguntando: en mi opinión, se está copiando de otros sin comprender completamente la causa y el efecto.

Bueno, en realidad lo hacen en algún sentido.

Lo que en esencia causa el flujo 3D en un ala es la finitud de la envergadura del ala. Dado que cualquier ala de avión debe tener una diferencia de presión entre las superficies superior e inferior, el flujo querrá moverse desde la parte inferior del ala hasta la parte superior. El mecanismo que causa esto es el gradiente de presión de conducción como acabo de decir.

Este movimiento de fluido de abajo hacia arriba crea un vórtice de cola llamado vórtice de punta de ala y esencialmente es por eso que está causando un flujo 3D en el ala , ya que antes de que se desplace corriente abajo, provoca un lavado en la superficie superior (porque el fluido viene de abajo hacia arriba) y provoca un lavado en la parte inferior por la misma razón. Esto crea un flujo en la dirección de la envergadura del ala, lo que hace que el flujo sobre el ala sea tridimensional.