Instituto Politécnico Nacional Escuela Superior de Ingeniería Mecánica y Eléctrica Unidad Profesional Ticomán. LABORATORIO DE AERODINÁMICA
AERODINÁMICA PRÁCTICA No.6 Reporte de práctica.
ALUMNOS Nishizaki Hernández Christian Enrique Ramírez Cruz Luis Salvador García Mares Arturo Cesar Hernández Gómez Alejandro Huerta Mogollan Miguel Ángel
Grupo: 5AM2 NOVIEMBRE 20,2013.
Práctica 6 Capa límite sobre una placa plana OBJETIVO:
Explorar el perfil de velocidades de la capa límite sobre dos puntos en una placa plana. EQUIPO Y MATERIAL:
Túnel de succión Plint & Partners modelo TE-92.
Placa plana para el estudio de la capa límite.
Tubo pitot de 0.5mm de diámetro exterior para estudio de la capa límite.
Manómetro de 8 columnas.
Mangueras y conectores.
1- Determinación de las condiciones ambientales. a) Se deberán de efectuar lecturas en los instrumentos (barómetro, termómetro e
higrómetro) antes de iniciar y al finalizar los experimentos, anotando los valores en la tabla siguiente:
Temperatura ambiente Presión barométrica Humedad relativa
INICIALES 15.6°C
FINALES 15.9°C
PROMEDIO 15.75°C
594mmHg 78%
594.1mmHg 79%
594.05mmHg 78.5%
b) Con los valores obtenidos se deberá calcular la densidad del aire en el laboratorio: z
0.09654143
UTM m
3
0.9470714
kg m3
2- Medición de la presión estática y presión total para el cálculo de velocidades del viento a diferentes alturas sobre la placa y a dos posiciones desde el borde de ataque de la misma. a) Ajustar las compuertas de salida del túnel completamente abiertas y trabajar con los dos motores del túnel de succión. Precaución: El tubo Pitot para medición en la capa límite se
debe de manejar con extremo cuidado ya que de lo contrario se puede causar rotura de la unión del tubo con el vástago, b) Accionar el motor del túnel de succión y proceder a registrar en las tablas los valores de: - Presión estática, valor que se mantendrá constante, este valor es independiente de la posición del tubo Pitot con respecto de la placa. - Presión total, se medirán valores de presión total a 5, 10, 15 y 20 cm desde el borde de ataque de la placa a diferentes alturas.
2
Práctica 6 Capa límite sobre una placa plana Los cálculos se realizarán con las siguientes consideraciones:
Presión estática PE=-88mmH2O
δ=
= − = 2 0.3.8 = ,
x=5cm
Z mm
PT mmH2O
q mmH2O
0.25
-4
0.5
q
Z/D D=0.5mm
ΔV/V
Pascal
Velocidad m/s
84
823.78
41.7091527
0.5
0.014
Velocidad corregida m/s 42.29308085
-2
86
843.40
42.2027693
1
0.0035
42.35047903
0.75
-2
86
843.40
42.2027693
1.5
0.0007
42.23231127
1
-2
86
843.40
42.2027693
2
0
42.20276933
1.25
-2
86
843.40
42.2027693
2.5
0
42.20276933
1.5
-2
86
843.40
42.2027693
3
0
42.20276933
1.75
-2
86
843.40
42.2027693
3.5
0
42.20276933
Número de Reynolds
112256.1661
Espesor de la capa límite (cm)
0.185657099
3
Práctica 6 Capa límite sobre una placa plana
x=10cm Z mm
PT mmH2O
q mmH2O
q Pascal
Velocidad m/s
Z/D D=0.5mm
ΔV/V
Velocidad corregida m/s
0.25
-6
82
804.17
41.2096238
0.5
0.014
41.78655862
0.5
-4
84
823.78
41.7091527
1
0.0035
41.85513475
0.75
-2
86
843.40
42.2027693
1.5
0.0007
42.23231127
1
-2
86
843.40
42.2027693
2
0
42.20276933
1.25
-2
86
843.40
42.2027693
2.5
0
42.20276933
1.5
-2
86
843.40
42.2027693
3
0
42.20276933
1.75
0
88
863.01
42.6906788
3.5
0
42.69067883
Número de Reynolds
224512.3323
Espesor de la capa límite (cm)
0.323247784
x=15cm Z mm 0.25
PT mmH2O -6
q mmH2O 82
q Pascal 804.17
Velocidad m/s 41.2096238
Z/D (D=0.5mm) 0.5
ΔV/V 0.014
Velocidad corregida m/s 41.78655862
0.5
-4
84
823.78
41.7091527
1
0.0035
41.85513475
0.75
-2
86
843.40
42.2027693
1.5
0.0007
42.23231127
1
-2
86
843.40
42.2027693
2
0
42.20276933
1.25
-2
86
843.40
42.2027693
2.5
0
42.20276933
1.5
0
88
863.01
42.6906788
3
0
42.69067883
1.75
0
88
863.01
42.6906788
3.5
0
42.69067883
Número de Reynolds
336768.4984
Espesor de la capa límite (cm)
0.447104009
x=20cm Z mm 0.25
PT mmH2O -8
q mmH2O 80
q Pascal 784.56
Velocidad m/s 40.7039651
Z/D (D=0.5mm) 0.5
ΔV/V 0.014
Velocidad corregida m/s 41.27382069
0.5
-6
82
804.17
41.2096238
1
0.0035
41.35385757
0.75
-4
84
823.78
41.7091527
1.5
0.0007
41.73834912
1
-2
86
843.40
42.2027693
2
0
42.20276933
1.25
-2
86
843.40
42.2027693
2.5
0
42.20276933
1.5
-2
86
843.40
42.2027693
3
0
42.20276933
1.75
0
88
863.01
42.6906788
3.5
0
42.69067883
Número de Reynolds
449024.6646
Espesor de la capa límite (cm)
0.562807081
4
Práctica 6 Capa límite sobre una placa plana
x=25cm Z mm 0.25
PT mmH2O -10
q mmH2O 78
q Pascal 764.94
Velocidad m/s 40.1919452
Z/D (D=0.5mm) 0.5
ΔV/V 0.014
Velocidad corregida m/s 40.75463246
0.5
-6
82
804.17
41.2096238
1
0.0035
41.35385757
0.75
-4
84
823.78
41.7091527
1.5
0.0007
41.73834912
1
-2
86
843.40
42.2027693
2
0
42.20276933
1.25
-2
86
843.40
42.2027693
2.5
0
42.20276933
1.5
0
88
863.01
42.6906788
3
0
42.69067883
1.75
0
88
863.01
42.6906788
3.5
0
42.69067883
Número de Reynolds
561280.8307
Espesor de la capa límite (cm)
0.672802448
3- Registro gráfico. Se debe de realizar la gráfica Altura “z” vs Velocidad
Gráfica"Z" vs Velocidad 2
x=5cm
) M 1.5 M ( " Z " 1 A R U T0.5 L A
0 42.15
42.2
42.25
42.3
42.35
42.4
VELOCIDAD CORREGIDA (M/S)
Gráfica "Z" vs Velocidad 2
x=10cm
) 1.5 M M ( " Z " 1 A R U T L0.5 A
0 41.6
41.8
42
42.2
42.4
VELOCIDAD CORREGIDA (M/S)
5
42.6
42.8
Práctica 6 Capa límite sobre una placa plana
Gráfica "Z" vs Velocidad 2
x=15cm
) 1.5 M M ( " Z " 1 A R U T L0.5 A
0 41.6
41.8
42
42.2
42.4
42.6
42.8
VELOCIDAD CORREGIDA (M/S)
Gráfica "Z" vs Velocidad 2
x=20cm
) 1.5 M M ( " Z " 1 A R U T L0.5 A
0 41
41.5
42
42.5
43
VELOCIDAD CORREGIDA (M/S)
Gráfica "Z" vs Velocidad 2
x=25cm
) M1.5 M ( " Z " 1 A R U T L 0.5 A
0 40.5
41
41.5
42
42.5
43
VELOCIDAD CORREGIDA (M/S)
4- Cuestionario.
1. Explique cómo afectan los cambios de temperatura al espesor de la capa límite tanto en líquidos como en gases. El espesor de la capa límite de un flujo laminar está dado por:
6
Práctica 6 Capa límite sobre una placa plana
Siendo que el Re está dado por:
= 5.√ 2 =
Donde µ es llamado coeficiente de velocidad absoluto, el cual es una propiedad física de los fluidos; siendo que es diferente para gases y líquidos. La viscosidad varía con la temperatura. Para líquidos µ decrece mientras la T incrementa, haciendo que la campa límite del líquido se vuelva más delgada mientras que la temperatura aumenta, pero para gases, µ aumenta cuando T aumenta (El aire se vuelve más grueso cuando la temperatura incrementa, causando un incremento del espesor de la capa límite aumente conforme a la temperatura. 2. Se tienen dos esferas del mismo diámetro y con la misma rugosidad, pero a una de ellas se le coloca un anillo muy delgado, las dos esferas están en un flujo de aire a vel V. ¿Cuál de las dos esferas y porque experimenta mayor resistencia al avance? Generará mayor resistencia al avance la pelota que tiene el anillo delgado, ya que comparando la geometría de las dos pelotas (pelota lisa y pelota con anillo), la pelota lisa posee una geometría limpia por lo que el punto de separación del flujo será en una región posterior a la zona de separación del flujo en la pelota con anillo. A este fenómeno se le denomina como separación, el cual ocasiona una región de flujo separado ocasionando una fuerza de arrastre. 3. Explique la razón de uso de las superficies llam adas “generadores de vórtices e indique en que otras partes de la aeronave se utilizan y que otros dispositivos se utilizan con el mismo fin. Los generadores de vórtice son pequeñas superficies aerodinámicas que son colocados en un ala para generar vórtices, son utilizados para retrasar la separación del flujo sobre un ala aunque también se logran encontrar en superficies de control.
En el ala, cada generador de vórtice produce un pequeño vórtice que fluye sobre el borde del ala capturando el aire en movimiento fuera de la capa límite y atrayéndola cerca del extradós, lo que
7
Práctica 6 Capa límite sobre una placa plana reduce el espesor de la capa límite y así obstaculiza la propagación de la separación de flujo pues también reduce los efectos adversos de los gr adientes de presión. Estos vórtices permiten que la velocidad mínima de sustentación sea menor, mientras que la velocidad máxima se mantiene sin cambios.
4. Como se pudo observar en los experimentos anteriores, el espesor de la capa límite aumenta gradualmente, en un túnel de viento este crecimiento se lleva a cabo en las cuatro paredes de la sección de prueba, explique cómo afecta este crecimiento a la exactitud de los experimentos que se verifican en la sección de prueba y como se puede corregir esto. Cuando inducimos un flujo dentro del túnel de viento y este se estudia, se obtienen datos cercanos a los verdaderos ya que son experimentos o fenómenos esperados como densidad, velocidad, viscosidad, espesor de la capa limite (laminar). En el momento que el espesor de la capa limite aumenta y recorre una distancia el flujo se vuelve turbulento, haciendo más complicado el estudio de este flujo por la variación de sus parámetros con el tiempo, pudiendo modificar los datos experimentales en el túnel de viento.
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