Básicamente estás haciendo dos preguntas aquí:

1. ¿Cómo elegimos un volumen de control apropiado?
2. ¿Qué efectos tiene la geometría física de un túnel de viento en nuestra capacidad para realizar mediciones precisas?

Selección de volumen de control

Young, et al., tienen algunas palabras bonitas:

Cualquier volumen en el espacio puede ser considerado como un volumen de control. La facilidad para resolver un problema dado de mecánica de fluidos a menudo depende en gran medida de la elección del volumen de control utilizado. Solo con la práctica podemos desarrollar la habilidad para seleccionar el "mejor" volumen de control. Ninguno está "equivocado", pero algunos son "mucho mejores" que otros.

Los investigadores que idearon el volumen de control en su imagen tenían mucha práctica y sabían cómo disminuir inteligentemente su carga computacional a través de la selección de volumen de control. Podrían haber seleccionado un volumen de control fuera del túnel de viento, o incluso a 1000 millas de él, pero este enfoque habría requerido mucho más trabajo para obtener sus resultados. Sugiero buscar en este conjunto de notas una presentación inclinada matemáticamente sobre la selección del volumen de control en este caso particular (también lo ayudará con el problema 2.2 y su segunda pregunta). La respuesta de Alv analiza algunos de los factores más cualitativos que influyen en la selección del volumen de control en este caso.

Entonces, para responder específicamente a sus dos primeras preguntas, puede poner$bh$donde quieras y hazlo tan largo como quieras, pero hay una ventaja en configurar el volumen de control de la forma en que está en tu imagen.

Experimentos en túnel de viento

Para responder a su tercera pregunta, las paredes del túnel de viento idealmente estarían infinitamente lejos del artículo de prueba. Tal disposición es obviamente imposible, por lo que se desarrollan varias correcciones de interferencia de pared . Aquí hay una breve descripción de esas correcciones; una simple búsqueda en Google arrojará mucha más información. Los túneles individuales desarrollarán su propio conjunto de correcciones que incluyen cosas como el tamaño apropiado para un modelo y la distancia que debe estar de las paredes (también buscar la relación de bloqueo ).

El diseño del túnel de viento también puede ayudar a mitigar la interferencia de la pared. Muchos túneles de alta velocidad cuentan con paredes ranuradas en sus secciones de prueba para llegar a un compromiso entre dirigir el flujo de aire y permitir que desaparezcan las perturbaciones de presión.

Específicamente a su cuarta pregunta, la exactitud de sus resultados estará determinada por cuán juiciosamente determine y aplique sus correcciones. Dado que los túneles de viento todavía se utilizan en la industria para desarrollar nuevos aviones, podemos estar seguros de que existe una manera de obtener resultados razonables. Aún más, los datos producidos por los mismos estudios que describe Anderson todavía son utilizados por ingenieros y científicos; el método de integración de presión ha demostrado ser bastante sólido a lo largo de los años.

Esas son algunas preguntas geniales. Intentaré ser muy conciso.

En primer lugar, con respecto a la línea 'bh', no hay una longitud fija que puedas calcular. Idealmente, querrá asegurarse de obtener mediciones de toda la región donde hay una pérdida de impulso. Por lo tanto, busca tomar medidas hasta llegar a un punto lo suficientemente lejos como para$u_1=u_2$.

Tenga en cuenta que esta pérdida de impulso está directamente relacionada con el tamaño de la estela, por lo que la longitud de 'bh' estaría determinada por el número de Reynolds, el punto de separación, la incidencia, etc. Un problema común, especialmente en AoA alto, es que el rastrillo es tan grande que el wake rake no cubre esta línea 'bh'. Esto significaría que la pérdida de impulso medida, y por lo tanto la resistencia, es menor de lo que es físicamente.

En cuanto a la distancia al borde de fuga: Debes evitar acercarte demasiado ya que fenómenos como las burbujas de recirculación o la diferencia de presión entre la parte superior e inferior del perfil aerodinámico arruinarían básicamente tus medidas (la velocidad no es normal a las sondas, etc. ). Por otro lado, el flujo en el rastrillo induce una pérdida de impulso adicional, por lo que si toma las medidas más hacia atrás, también estaría midiendo esta contribución, además de la resistencia aerodinámica. Además, el tamaño de la estela aumenta, dando lugar a los problemas mencionados en la primera pregunta. Normalmente, se utiliza una distancia de aproximadamente una cuerda para los experimentos.

La siguiente pregunta está relacionada con un tema diferente, las correcciones del túnel de viento. De la imagen, debido a la pérdida de momento, usando la ecuación de continuidad, siempre tendrás$ai<bh$. Lo que se define como '”líneas de corriente lejos del cuerpo”, las líneas ab y hi, asumen presión y velocidad constantes. Si agrega los límites del túnel de viento, imponiendo que las líneas de corriente sean paralelas a la superficie del túnel, habría una aceleración del flujo,$u_1<u_2$, por lo que ya no se logrará este p=p_infinity.

Este cambio en el perfil de velocidad afectará las mediciones en el rastrillo, por lo que se necesitan algunas correcciones. Cuanto más grande es el túnel de viento, más pequeñas son las correcciones. En el libro encontrará un buen capítulo sobre esto.

Con respecto a la última pregunta, lamentablemente ya no tengo el libro… Pero este método sí tiene algunos inconvenientes (además de los ya mencionados). En primer lugar, la resistencia a la presión casi se desprecia. Además, medir el flujo turbulento en la estela es difícil y conduce a errores si la velocidad no es normal a la sonda (esto sucede especialmente con un AoA alto).

¡Espero que esto haya ayudado!