Control de la capa límite
El control de la capa límite se refiere a los métodos de control del comportamiento de flujo de fluidos. Puede ser deseable reducir la separación del flujo en vehículos rápidos para reducir el tamaño de la estela (aerodinámica), lo que puede reducir la resistencia. La separación de la capa límite suele ser indeseable en los sistemas de alto coeficiente de sustentación de las aeronaves y en las tomas de los motores a reacción. El flujo laminar produce menos fricción superficial que el turbulento, pero una capa límite turbulenta transfiere mejor el calor. Las capas límite turbulentas son más resistentes a la separación. Puede ser necesario aumentar la energía de una capa límite para mantenerla adherida a su superficie. Se puede introducir aire fresco a través de ranuras o mezclarlo desde arriba. La capa de bajo impulso en la superficie puede aspirarse a través de una superficie perforada o purgarse cuando se encuentra en un conducto de alta presión. Se puede aspirar por completo mediante un desviador o un conducto de purga interno. Su energía puede aumentarse por encima de la de la corriente libre introduciendo aire a alta velocidad.
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| 1) Capa límite laminar | 4) Punto de separación |
| 2) Transición | 5) Capa separada |
| 3) Sustrato viscoso | 6) Capa turbulenta |
El control de la capa límite se refiere a los métodos de control del comportamiento de flujo de fluidos.
Puede ser deseable reducir la separación del flujo en vehículos rápidos para reducir el tamaño de la estela (aerodinámica), lo que puede reducir la resistencia. La separación de la capa límite suele ser indeseable en los sistemas de alto coeficiente de sustentación de las aeronaves y en las tomas de los motores a reacción.
El flujo laminar produce menos fricción superficial que el turbulento, pero una capa límite turbulenta transfiere mejor el calor. Las capas límite turbulentas son más resistentes a la separación.
Puede ser necesario aumentar la energía de una capa límite para mantenerla adherida a su superficie. Se puede introducir aire fresco a través de ranuras o mezclarlo desde arriba. La capa de bajo impulso en la superficie puede aspirarse a través de una superficie perforada o purgarse cuando se encuentra en un conducto de alta presión. Se puede aspirar por completo mediante un desviador o un conducto de purga interno. Su energía puede aumentarse por encima de la de la corriente libre introduciendo aire a alta velocidad.
Frank E. Fish afirma que los delfines parecen tener una capa límite turbulenta para reducir la probabilidad de separación y minimizar la resistencia, y que los mecanismos para mantener una capa límite laminar para reducir la fricción de la piel no se han demostrado para los delfines.[1]
Las alas de las aves tienen una característica en el borde de ataque llamada álula que retrasa la entrada en pérdida del ala a bajas velocidades de forma similar al listón del borde de ataque del ala de un avión.[2]
Las alas de membrana delgada que se encuentran en los murciélagos y los insectos tienen características que parecen causar rugosidad favorable en los números de Reynolds involucrados, lo que permite a estas criaturas a volar mejor que de otro modo sería el caso.[3]
Deportes
Las pelotas pueden tener características que hacen más rugosa su superficie y amplían la distancia de golpeo o lanzamiento. La rugosidad hace que la capa límite se vuelva turbulenta y permanezca adherida más tiempo alrededor de la parte posterior antes de desprenderse con una estela más pequeña de lo que sería de otro modo. Las pelotas pueden golpearse de diferentes maneras para darles efecto, lo que hace que sigan una trayectoria curva. El giro hace que la separación de la capa límite se desvíe hacia un lado, lo que produce una fuerza lateral.
El control del BL (rugosidad) se aplicó a las pelotas de golf en el siglo XIX. Las costuras de las pelotas de cricket y de béisbol actúan como una estructura de control de la capa límite.[4]
En un cilindro
En el caso de un flujo libre que pasa por un cilindro, se pueden emplear tres métodos para controlar la separación de la capa límite que se produce debido al gradiente de presión adverso.[5] La rotación del cilindro puede reducir o eliminar la capa límite que se forma en el lado que se mueve en la misma dirección que la corriente libre. El lado que se mueve en dirección contraria al flujo también presenta sólo una separación parcial de la capa límite. La succión aplicada a través de una hendidura en el cilindro cerca de un punto de separación también puede retrasar el inicio de la separación eliminando las partículas de fluido que se han frenado en la capa límite. Alternativamente, se puede soplar fluido desde una rendija ventilada de forma que el fluido ralentizado se acelere y, por tanto, se retrase el punto de separación.
