Melhor resposta
O arrasto de perfil normalmente é composto de dois tipos de arrasto…. pressão (ou Forma) arraste e fricção da pele arraste. Se você pensar nisso graficamente, ajuda a entender os vários tipos de arrasto. Como o nome indica, a forma do objeto é um grande fator determinante no cálculo desse tipo de arrasto. Portanto, o perfil, ou área exposta ao fluxo de ar, é o que influencia a quantidade de arrasto que se enquadra nesta categoria. Se você, de alguma forma, reduzir a exposição ao fluxo de ar, reduzirá este tipo de arrasto.
Os dois tipos de arrasto que compõem o arrasto do perfil:
O arrasto de fricção da pele é causado pela fricção de um fluido ao passar sobre a pele de um corpo. Como você pode imaginar, isso aumenta com a velocidade e a área de superfície exposta ao fluxo de ar … a superfície às vezes é chamada de “superfície molhada”.
Arrasto de pressão , ou como às vezes é comumente referido, arrasto de forma, é o efeito integrado da pressão estática na superfície molhada de um objeto.
Espero que ajude.
Resposta
Se a camada limite se separar do aerofólio, o coeficiente de sustentação aumenta ou diminui? Por quê? A força de arrasto aumenta ou diminui? Por quê?
Para ajudar a responder a essa pergunta, extraí algumas imagens desta apresentação de vídeo de meu amigo e colega, Dr. Patrick Hanley.
Analise, exporte e imprima os aerofólios NACA de 4, 5 e 6 dígitos .
Isso mostra o coeficiente de sustentação versus ângulo de ataque. Esse gráfico é chamado de curva de sustentação. Aqui estão as curvas de sustentação para três aerofólios diferentes.
Todas atingem seu coeficiente de sustentação máximo em um ângulo de ataque de cerca de 15 °. O coeficiente de sustentação cai após esse ponto. Esta redução no coeficiente de sustentação é chamada de estol e é devido à separação na camada limite sobre a qual você perguntou.
Aqui está um gráfico do coeficiente de sustentação versus coeficiente de arrasto. Isso é chamado de polar de arrasto.
A maioria dos polares de arrasto não mostra o que acontece com o coeficiente de arrasto além do ponto onde a asa baias. Este sim, e é por isso que o estou usando.
Se você seguir as curvas para cima e por cima, verá que os coeficientes de sustentação atingem um máximo (no estol) e depois começam a cair novamente . Mas você também pode ver que os coeficientes de arrasto continuam aumentando. Isso responde a outra parte de sua pergunta. O arrasto continua a aumentar quando a asa para.
As partes mais difíceis de suas perguntas são os porquês. Mas vou tentar. Um aspecto difícil é encontrar imagens para ilustrar. Encontrei alguns neste link:
O O problema é que as imagens ilustram algo que o autor está mostrando a respeito do controle da separação por meio de correntes elétricas. É disso que trata a anotação sobre ânodo e cátodo. Vou usar as imagens e fingir que a parte da corrente elétrica não está acontecendo. Ele ainda ilustrará conceitualmente as ideias que desejo descrever.
Primeiro, aqui está uma imagem de um fluxo razoavelmente normal (fluxo não separado) sobre um aerofólio:
Não li o artigo que vai junto com isso, então estou parcialmente supondo. A região de sombra, eu acredito, é uma região que não foi iluminada por uma luz que brilha de cima. Isso me leva a acreditar que essas são medidas experimentais reais, em vez de linhas de fluxo computadas. Também acredito que o fluxo está sendo mantido preso pelo efeito elétrico porque a notação diz que o ânodo é pulsado. Esta asa está em um ângulo de ataque bastante grande e, sem o efeito elétrico, o fluxo seria separado. Mas eu só quero que você imagine que isso representa o fluxo normal sobre uma asa. Mas isso ocorreria em um ângulo de ataque inferior.
Agora, o que acontece quando temos algum fluxo separado?
Você pode ver uma região sobre a parte traseira da asa onde o fluxo é separado. Nesta região, a pressão na parte traseira é menor do que teria sido sem a separação. Essa é uma região de fluxo recirculante, e é uma região de baixa pressão. Essa baixa pressão é o que aumenta o arrasto. É uma sucção na superfície e tem um componente para trás e isso é uma força de arrasto.
Aqui está a parte complicada. Se essa é uma região de baixa pressão e está sugando na parte de trás da asa, por que isso não aumenta a sustentação? Isso é um pouco mais difícil de explicar. Nessa região, o aumento é maior. Mas o fluxo sobre a parte frontal da asa é afetado quando o fluxo sobre a parte traseira muda.Se você comparar o fluxo sobre a parte frontal da asa nas duas imagens acima, verá que as linhas estão mais próximas na primeira imagem e mais distantes na segunda imagem. Aqui, eles estão lado a lado na mesma escala:
A caixa vermelha que adicionei mostra como o fluxo está concentrado em um região menor para o fluxo à esquerda (sem separação de fluxo) versus o fluxo à direita que está parado. Isso significa que o fluxo da esquerda é mais rápido do que o fluxo da direita. Então, nessa seção superior da asa, há mais sucção na asa esquerda e menos sucção na asa direita. Ou seja, quando a asa para (à direita), o fluxo diminui na parte frontal da asa. Isso causa uma grande redução na sustentação na frente e essa redução supera o aumento da sustentação na parte traseira da asa na região separada. É por isso que a sustentação líquida diminui com a separação da camada limite.
Armados com esse entendimento, também podemos prever que haverá um momento de nariz para baixo quando o fluxo se separar. Mais levantamento nas costas e menos levantamento na frente irão inclinar o nariz para baixo. Precisamos encontrar um gráfico diferente para verificar isso.
Aqui está um. Copiei isso de algum lugar na web, mas estou muito confiante de que essa imagem veio do livro “Theory of Wing Sections” de Abbott e von Doenhoff, então darei isso como atribuição.
À esquerda, temos a curva de sustentação familiar e à direita temos a polar de arrasto. A propósito, observe como o arrasto polar para no estol. Não mostra o aumento do arrasto após esse ponto. Não sei por que eles truncaram os dados dessa forma.
Mas também vemos um gráfico do coeficiente de momento, C\_m. no mesmo gráfico da curva de sustentação. Por convenção, definimos um coeficiente de momento nariz para cima como positivo . Vemos que o coeficiente de momento cai rapidamente em ângulos de ataque maiores que cerca de 15 °, que é onde esta asa para. Isso é exatamente o que previmos que aconteceria. Esse é um momento de nariz para baixo. Isso também acontece na direção oposta, no lado esquerdo do gráfico, quando a asa está de cabeça para baixo e estagnou naquele lado.
Bem, essa foi uma resposta longa e complicada. Estou surpreso por ter conseguido encontrar informações suficientes na web para ilustrar tudo isso. Eu realmente não esperava conseguir isso quando comecei esta resposta. Mas acabou dando certo.