Perfil de NACA 0012

Departamento de Ingeniería Mecánica

Laboratorio

N° 9

“Distribución sobre la un perfil

de presiones superficie de Javier Bastidas. Sebastián Delgado. Oscar Gutierrez.

INTEGRNTE!

Nicolás Saez. Matias Ulloa. Julio Yevenes. Diego a!brano. Jorge a"ata.

"R#$E!#R

#laudio Saavedra

aerodinámico”

Laboratorio de Mecánica de Fluidos 1


Fec$a de entrega% &' de Novie!bre &()*

I Resumen Se realiza una e+"eriencia "ara !edir las "resiones ,ue act-an sobre un "eril aerodiná!ico/ "ara ello se dis"one de un t-nel de viento en el cual introduci!os el "eril N0#0 (()& 1 un tubo de "randtl. 2l "eril tiene conectado en ciertos "untos antes deinidos un siste!a ,ue "er!ite !edir "resi3n a trav4s de !an3!etro de colu!na de agua/ ade!ás el tubo de "randtl nos estrega de or!a directa la "resi3n diná!ica ,ue e+iste en el interior. 2n esta e+"eriencia se realizan las !ediciones de "resi3n en los !an3!etros "ara dos "resiones diná!icas distintas/ 1 "ara cada "resi3n diná!ica se !iden las colu!nas de agua "ara tres ángulos de inclinaci3n del "eril de N0#0/ el ángulo lo !edi!os de acuerdo a la l5nea de cuerda del "eril de N0#0 lo cual se detalla !ás adelante. Final!ente con todos los datos !edidos "ode!os obtener la "resi3n estática !edida en "ascales "ara cada "unto/ luego $aciendo uso de la teor5a "ode!os obtener las uerzas de arrastre 1 sustentaci3n 1 "or lo tanto los coeicientes de arrastre 1 sustentaci3n a los ,ue está so!etido el "eril. 2L ob6etivo del ensa1o es obtener la curva del coeiciente de sustentaci3n 1 arrastre "ara el ángulo de ata,ue co!"rendido entre 7)( 1 )(8.

II Desarrollo 2l banco de ensa1o es un t-nel de viento el cual "er!ite regular el lu6o de aire ,ue entra en contacto con el "eril N0#0 (()& el cual se $a ubicado en un e+tre!o/ co!o se indica ,ue la $i%&'&& 0de!ás el "eril tiene conectado !an3!etros ,ue nos "er!iten !edir "resi3n en )* "untos dierentes con el ob6etivo de obtener las "resiones a las ,ue está so!etida la "laca/ debido al contacto con el lu6o de aire.

Laboratorio de Mecánica de Fluidos 2 Fig1. Perfl NACA 0012 en el túnel de viento


9eril aerodiná!ico utilizado en el ensa1o Un "eril aerodiná!ico es una :su"ericie dise;ada de tal !anera ,ue un lu6o de aire incidente en ella "roduce un !ovi!iento -til. La a"licaci3n !ás co!-n de uso de "eriles aerodiná!icos es el ala de un avi3n. 2l ala "uede estar or!ada "or un solo "eril o "or una evoluci3n de varios "eriles dierentes. #uando el avi3n ad,uiere velocidad se "roduce una elevaci3n debido a la uerza ,ue el aire e6erce en 4l "or !edio de la "resi3n/ ,uedando sustentado en el aire.

Las caracter5sticas de un "eril aerodiná!ico las "ode!os describir a continuaci3n/ en la

$i%&()

Los "eriles constan de los siguientes ele!entos%

Intradós) es la su"ericie inerior del ala. E*tradós) es la su"ericie su"erior del ala. Laboratorio de Mecánica de Fluidos 3


+orde de ata,ue) es la zona rontal del ala/ donde el aire incide cuando el ángulo de ata,ue es cero.

-n%ulo de ata,ue) es el ángulo entre la cuerda del "eril 1 la direcci3n del aire ,ue incide sobre el !is!o.

.uerda) seg!ento ,ue une el borde de ata,ue con el borde de salida. +orde de salida) es la zona trasera del ala. 2s la zona con !enor grosor 1 de su or!a de"ende en gran "arte la sustentaci3n.

L/nea de cur0atura media % l5nea ,ue une el borde de ata,ue con el de salida de or!a ,ue sie!"re resulte e,uidistante al e+trad3s 1 al intrad3s.

1ona de espesor má*imo % es la zona del "eril donde el es"esor vertical es !á+i!o.

Sobre el ti"o de "eril se "uede destacar la no!enclatura del !is!o ,ue "er!ite conocer sus caracter5sticas. Las cuatro ciras del no!bre de un "eril tienen el siguiente signiicado%

"rimera cifra) e+"resa en tanto "or ciento la lec$a de la curvatura !á+i!a del "eril en unci3n de la cuerda.

!e%unda cifra % e+"resa/ si le a;adi!os un ( detrás/ la distancia a la ,ue se encuentra dic$a curvatura del borde de ata,ue/ ta!bi4n en tanto "or ciento.

Tercera 2 cuarta cifra) e+"resan en "orcenta6e el es"esor del "eril res"ecto a la cuerda.

0s5 el "eril ,ue se utiliza en este ensa1o es el "eril N. 33'(

.$i%ura 4) Geo!etr5a "eril de ala N0#0 (()& con res"ectivos "untos de !edici3n. 7es un "eril si!4trico/ no tiene curvatura 1a ,ue su "ri!era 1 segunda cira son cero 7 su es"esor !á+i!o es un )&< de la cuerda



Los datos recolectados en laboratorio se resu!en en las siguientes tablas. Donde =% 0ngulo de ata,ue del "eril. 9% 9resi3n estática !edida en !an3!etros. La "resi3n estática ue !edida en !! de colu!na de agua 1 $an sido transor!ados a "ascales !ediante la conversi3n%

(

1 Pa

)=1 ( mm.c.w ) ∙ g ∙ ρ w ∙

(m ) 1000 ( mm ) 1

Y ade!ás !ulti"licada "or cos>?*8@ debido a la inclinaci3n de los !an3!etros.

0ngulo ata,ue

a d a c n e s e n o i s e r 9

l i . r e " l e d o t n u 9

=A (8

=A)(8

=A7)(8

9)>9a@

C/)

7&'/'&

&'/'&

9&>9a@

(/((

))(/'

7)C/*E

9C>9a@

7)C/

C/)

7E'/(&

9?>9a@

7&'/'&

?)/*

7C/)

9*>9a@

7?)/*

)C/

7C/)

9>9a@

7)C/

)C/

7&'/'&

9'>9a@

(/((

)C/

7)C/

9>9a@

(/((

)C/

(/((

9E>9a@

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&'/'&

&'/'&

9)(>9a@

(/((

(/((

(/((

9))>9a@

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7&'/'&

(/((

9)&>9a@

7**/??

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7)C/

9)C>9a@

7?)/*

7))(/'

&'/'&

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7**/??

7)*&/?*

**/??

9)*>9a@

7&'/'&

7)E?/(C

E'/(&

"resión dinámica 5'69 7"a8



Tabla '% Datos obtenidos "ara "ri!era !edici3n de "resiones a una "resi3n diná!ica !edida de )*E>9a@ 0ngulo ata,ue

a d a c n e s e n o i s e r 9

l i . r e " l e d o t n u 9

=A (8

=A)(8

=A7)(8

9)>9a@

)C/*E

7E/C(

?)/*

9&>9a@

(/((

)(/)'

7&&)/'*

9C>9a@

7&'/'&

)C/*E

7)E?/(C

9?>9a@

7**/??

C/)

7)/C)

9*>9a@

7E/C(

)C/

7)C/*E

9>9a@

7&'/'&

&'/'&

7E/C(

9'>9a@

7)C/

&'/'&

7&'/'&

9>9a@

(/((

&'/'&

(/((

9E>9a@

?)/*

?)/*

&'/'&

9)(>9a@

(/((

7)C/

)C/

9))>9a@

7&'/'&

7?)/*

)C/

9)&>9a@

7E'/(&

7)/C)

(/((

9)C>9a@

7C/)

7&&)/'*

**/??

9)?>9a@

7E'/(&

7&''/)E

C/)

9)*>9a@

7**/?? 7CC&/&

)/C)

"resión dinámica 5(: 7"a8

Tabla (% Datos obtenidos "ara segunda !edici3n de "resiones a una "resi3n diná!ica !edida de &>9a@ .

9ara co!enzar el desarrollo del ob6etivo se recurre a la teor5a la cual nos "er!ite relacionar los siguientes datos/ "ri!ero se deinen las uerzas%

L

=

1 2

2

∙ ρ ∙ V ∙ C L ∙ A L

>)@


Departamento de Ingeniería Mecánica 1

2

D= ∙ ρ ∙ V ∙C D ∙ A D

>&@

2

Donde L/D corres"onden a las uerza de sustentaci3n 1 uerza de arrastre res"ectiva!ente. #D% coeiciente de arrastre. #L% coeiciente de sustentaci3n 0de!ás L es la "ro1ecci3n de la "resi3n estática total !ulti"licada "or el área 0 L en la direcci3n vertical/ !ientras ,ue D es la "ro1ecci3n de la "resi3n !ulti"licada "or el área 0D en la direcci3n $orizontal. 0de!ás la "resi3n diná!ica está deinida "or Presion dinamica

=

1 2

2

∙ρ∙V

>C@

9or lo tanto ree!"lazando >C@ en >)@ 1 en >&@ 1 realizando las si!"liicaciones se obtiene% L= Presion dinamicaC L ∙ A L= Presion estatica total vertical ∙ A L D= Presion dinamicaC D ∙ A D= Presion estatica total horizontal ∙ A D 9ara obtener la "resi3n estática total se $a encontrado un ángulo θi "ara cada "unto donde se !ide "resi3n/ as5 cada "resi3n 9i se desco!"one en una co!"onente L vertical 1 una co!"onente D $orizontal/ esto "er!ite $acer la su!atoria total en cada e6e. Final!ente se obtiene ,ue los coeicientes re,ueridos están deinidos "or% C L

Presion estatica total vertical Presion dinamica

=

C D

Presion estatica total horizontal Presion dinamica

=

0 continuaci3n se e+"onen los resultados obtenidos%

Angulo de ataque

CL

CD

-1!

-3"63#

"16

!

1"$%

-"13%

1!

5"25

"%51

Presión Dinámica = 159 (Pa)

Laboratorio de Mecánica de Fluidos $


Tabla&4) #oeicientes de sustentaci3n 1 arrastre "ara el "eril N0#0 (()& "ri!era !edici3n

Angulo de ataque

CL

CD

-1!

-4"##

"$#

!

"5$2

-"16

1!

5"4##

"#$1

Presión Dinámica =268 (Pa)

Tabla&;) #oeicientes de sustentaci3n 1 arrastre "ara el "eril N0#0 (()& segunda !edici3n. Final!ente se $a graicado lo obtenido en las tablas C 1 ?.

Coefciente de sustentación Vs Anguo de ata!ue 3 2 1

Coe&ciente

-15

-1

-5



Cl 

5

1

15

-1 -2 -3

Angulo de ataque

Grafico'& #oeiciente de sustentaci3n "ara el "eril e+"uesto a una "resi3n diná!ica de )*E >9a@

Laboratorio de Mecánica de Fluidos %


Coefciente de arrastre Vs Anguo de ata!ue 1 '% '6

Coe&ciente Cd

Cd

'4 '2 -15

-1

-5

  -'2

5

1

15

Angulo de ataque

Grafico (& #oeiciente de arrastre "ara el "eril e+"uesto a una "resi3n diná!ica de )*E >9a@.

Coefciente de sustentación Vs ánguo de ata!ue 4 3 2 1

Coe&ciente Cl

-15 -1

-5

 -1

Cl 

5

1

15

-2 -3 -4

ángulo de ataque

Laboratorio de Mecánica de Fluidos #


Grafico 4& #oeiciente de sustentaci3n "ara el "eril e+"uesto a una "resi3n diná!ica de & >9a@.

Coefciente de arrastre Vs Anguo de ata!ue 1'5 1

Coe&ciente Cd

Cd

'5 -15

-1

-5

  -'5

5

1

15

ángulo de ataque

Grafico ;& #oeiciente de arrastre "ara el "eril e+"uesto a una "resi3n diná!ica de & >9a@.

III Discusión 0cerca de los datos obtenidos "ara la realizaci3n del ensa1o "ode!os decir ,ue si bien se $a tenido cuidado al !o!ento de !edir/ $a1 luctuaciones "ro"ias debido a la calidad de los instru!entos utilizados 1 ade!ás el error $u!ano al !o!ento de Laboratorio de Mecánica de Fluidos 1


a"ro+i!ar una cira !edida lo cual a"orta cierta incertidu!bre en las !edidas de "resi3n ,ue se ve rele6ado en los cálculos realizados. 0cerca de los valores obtenidos de coeicientes de sustentaci3n 1 arrastre a se $a cu!"lido con lo "lanteado anterior!ente ade!ás las gráicas tienden a co!"ortarse co!o se $a "lanteado en la e+"eriencia de laboratorio/ "or e6e!"lo "ara el coeiciente de sustentaci3n se $a corroborado ,ue a !edida ,ue au!enta!os el ángulo de ata,ue el coeiciente crece en or!a lineal co!o se a"recia en el Grafico '& < 4= ta!bi4n en el caso del coeiciente de arrastre "ode!os observar ,ue tiene la or!a "arab3lica ,ue se es"eraba obtener/ as5 co!o ta!bi4n al au!entar el lu6o de aire se $a obtenido !a1or uerzas de sustentaci3n 1 arrastre/ res"ecto a reerencias de la literatura es di5cil realizar una co!"araci3n directa debido a ,ue no se tienen condiciones si!ilares de traba6o "ara "oder co!"arar valores del coeiciente obtenido/ sin e!bargo en cuanto al orden de !agnitud "ode!os decir ,ue los resultados son ace"tables/ es decir se "uede dis"oner de estos datos "ara realizar análisis res"ecto a lo ,ue sucede con un "eril aerodiná!ico.

I> .onclusión Se $a cu!"lido con lo "lanteado/ es decir $e!os obtenido a trav4s del ensa1o los coeicientes de arrastre 1 sustentaci3n/ ade!ás $e!os calculado la uerza de arrastre 1 sustentaci3n lo cual nos "er!ite darnos cuenta de la uerza ,ue recibe un "eril aerodiná!ico/ as5 se nos $a or!ado una idea de lo ,ue sucede con un avi3n ,ue se encuentra volando/ 1 esto nos "er!ite a!"liar conoci!ientos "ara "osibles ideas innovadoras con la inalidad de !e6orar o crear nuevos dise;os ,ue "er!itan a"rovec$ar al !á+i!o la energ5a ,ue se tras!ite a trav4s de la "resi3n de un luido.






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