Aerodinámica

El paso del ala de un avión crea un vórtice identificable por el humo coloreado.

La aerodinámica es la rama de la mecánica de fluidos que estudia las acciones que aparecen sobre los cuerpos sólidos cuando existe un movimiento relativo entre éstos y el fluido que los baña, siendo éste último un gas y no un líquido, caso éste que se estudia en hidrodinámica.

Introducción

En la solución de un problema aerodinámico normalmente se hace necesario el cálculo de varias propiedades del fluido, como pueden ser velocidad, presión, densidad y temperatura, en función de la posición del punto estudiado y el tiempo.

Modelizando el campo del fluido es posible calcular, en casi todos los casos de manera aproximada, las fuerzas y los momentos que actúan sobre el cuerpo o cuerpos sumergidos en el campo fluido. La relación entre fuerzas sobre un cuerpo moviéndose en el seno de un fluido y las velocidades viene dada por los coeficientes aerodinámicos. Existen coeficientes que relacionan la velocidad con las fuerzas y coeficientes que relacionan la velocidad con el momento. Conceptualmente los más sencillos son los primeros, que dan la fuerza de sustentación L, la resistencia aerodinámica D y fuerza lateral Y en términos del cuadrado de la velocidad (V²), la densidad del fluido (ρ) y el área transversal (S_t):

• Coeficiente de sustentación ${C_L}=\frac{L}{\frac {1}{2}\rho V^2 S_t}$
• Coeficiente de resistencia ${C_D}=\frac{D}{\frac {1}{2}\rho V^2 S_t}$
• Coeficiente de fuerza lateral ${C_Y}=\frac{Y} {\frac{1}{2}\rho V^2 S_t}$

Debido a la complejidad de los fenómenos que ocurren y de las ecuaciones que los describen, son de enorme utilidad tanto los ensayos prácticos (por ejemplo ensayos en túnel de viento) como los cálculos numéricos de la aerodinámica numérica.

Problemas aerodinámicos

Se han establecido varias clasificaciones, entre las cuales hay que destacar:

• según su aplicación: aerodinámica aeronáutica (o simplemente aerodinámica) y aerodinámica civil
• según la naturaleza del fluido: compresible e incompresible
• según el número de Mach característico del problema:
  • subsónico (M<1: subsónico incompresible M<0,3y subsónico compresible M<0,8)
  • transónico (M cercano a 1)
  • supersónico (M>1)
  • hipersónico (M>6).^[1]

Véase también

• Resistencia aerodinámica
• Vorticidad

Referencias

1. ↑ En sentido estricto, la frontera entre supersónico e hipersónico no depende de la velocidad: se llama régimen hipersónico cuando se produce disociación de los elementos que forman el aire, aunque normalmente este fenómeno ocurre a altos números de Mach.

Enlaces externos

• ¿Cómo vuela un avión? Explicación ingenieril para todo el mundo. Punto de vista: analítico, numérico y experimental.
• Aerodinámica aplicada (Inglés)

• Página web de la NASA

• Estudios avanzados de aerodinámica (Inglés)

• En el túnel del viento. Revista cesvimap. Marzo de 2007