¿Puede un flujo constante tener puntos de estancamiento?

La idea de un punto de estancamiento es una idealización. Este punto es infinitesimalmente pequeño, y las partículas de aire que fluyen a lo largo de una línea de corriente que conduce a él disminuirán la velocidad en su camino. Cuanto más se acercan al punto de estancamiento, más lento fluyen y, al final, nunca llegan al punto de estancamiento.

En realidad, las moléculas de aire tienen un tamaño finito, por lo que fluyen por encima o por debajo de la línea de corriente del punto de estancamiento. Incluso si una partícula logra llegar al punto de estancamiento y permanece en su lugar (lo que en teoría no es posible), un pequeño cambio en el ángulo de ataque la eliminará en el momento siguiente.

Una línea de corriente se aleja del punto de estancamiento trasero que se encuentra en el borde de fuga. Este punto está doblemente idealizado, porque requiere un flujo no viscoso para tener un punto de estancamiento trasero. Una vez más, las moléculas que fluyen a lo largo de la pared del perfil aerodinámico se ralentizarán por la presión del punto de estancamiento cuanto más cerca estén del borde de salida. Dado que llegan por encima o por debajo del punto de estancamiento trasero, acelerarán una vez que hayan pasado el punto de mayor presión y se moverán por encima o por debajo de la línea de corriente que emana del punto de estancamiento trasero.

Sin embargo, el concepto de un punto de estancamiento es realmente útil para comprender los fenómenos de flujo. Realmente hay una línea (en 3D es un avión) que separa el aire que fluirá sobre el ala del que fluirá por debajo. Esta línea cambia con el ángulo de ataque, y la paleta de advertencia de entrada en pérdida simple se basa en este principio. Una vez que la línea termina debajo de la veleta, el aire la empujará hacia arriba, cerrando un contacto eléctrico que activa un zumbador en la cabina.

Veleta de advertencia de pérdida (pequeña cosa de metal que sobresale del ala)

Un punto de estancamiento en un flujo no desafía la conservación de la ley de masas. Peter Kämpf ya explicó que es una idealización que ayuda a comprender los fenómenos de flujo.

El hecho de que la velocidad sea cero en un punto a lo largo de una línea de corriente no significa que se acumule masa en ese punto. Puede compararlo con una señal de alto en una carretera. Los autos llegan a la señal, se detienen y vuelven a detenerse. Siempre que haya suficiente espacio entre automóviles sucesivos, este puede ser un proceso continuo que represente un flujo constante.

Llevando esta analogía más allá, el punto de estancamiento en el borde de ataque de un perfil 2D es como un cruce en T en una carretera de sentido único. Los automóviles que llegan al cruce en T se detienen y continúan girando a la izquierda o a la derecha y siguen sus caminos. Las moléculas de aire llegan al punto de estancamiento y continúan desde allí a lo largo de la parte superior o inferior del perfil.

La velocidad es un fenómeno instantáneo. Existe en un punto. (Ignoremos aquí la velocidad promedio, no es necesario que la discutamos para esta pregunta). En el punto de estancamiento, la velocidad es 0. Sin embargo, a una distancia dx del punto de estancamiento, el fluido partícula vuelve a ganar impulso. Es como un péndulo. En el punto más alto su velocidad es cero, pero después de un tiempo diferencial dt, nuevamente recupera su velocidad y comienza a moverse. Verá, las partículas fluidas como un péndulo necesitan un estímulo para hacerlo, en el caso del péndulo, su gravedad, para una partícula fluida, puede ser cualquier cosa, desde una fuerza de presión hasta la inercia.