Post on 16-Sep-2015
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SUSTENTAO Conforme:
- Munson, Young e Okiishi - Fox, McDonald e Pritchard
Frank White
SUSTENTAO Todo o corpo imerso em um escoamento viscoso est sujeito a uma fora de arrasto. Se o objeto no simtrico, ou no produz um campo de escoamento simtrico, pode haver tambm uma fora normal ao escoamento denominada fora de sustentao
dAdAsenpL p cos
AV
LCL
2
2
1
Devido a dificuldade de se obter as distribuies de presso e tenso tangencial, a sustentao expressa em funo de um coeficiente de sustentao, definido como:
SUSTENTAO
obtido experimentalmente, por anlise matemtica ou numrica O CL funo de:
CL = (forma, Re, Ma, Fr, e/l)
SUSTENTAO CL = (forma, Re, Ma, Fr, e/l) Fr somente se houver superfcie livre e/l geralmente no importante Ma somente quando Ma > 0,8 Re em geral de pouca importante, Escoamentos prticos ocorrem em nmeros de Reynolds onde o escoamento apresenta natureza de camada limite os efeitos viscosos ficam confinados na camada limite.
Nesta circunstncia p contribui muito pouco para a sustentao, ficando dependente, praticamente, apenas da distribuio de presses. FORMA
EXEMPLO: Um vento uniforme sopra, com velocidade U sobre a edificao semicircular mostrada na figura. As distribuies de tenso de cisalhamento e presso na parede externa da edificao esto mostradas na Figura. Se a presso dentro da edificao a atmosfrica, determine o coeficiente de sustentao e a sustentao sobre o teto da edificao. Considere U= 9,1 m/s, D = 6,1 m, b = 15,2 m, = 1,23 kg/m3 e = 1,45 x 10-5 m2/s
EXEMPLO:
onde F() a tenso tangencial adimensionalizada da seguinte forma:
2
2
1
Re)(
U
Fp
Os dispositivos projetados para produzir sustentao devem ter uma distribuio de presso diferente em sua face superior e inferior (ou esquerda e direita)
Na definio do coeficiente de sustentao usada a rea projetada
A = b.c onde: - b o comprimento do aeroflio - c o comprimento da corda (distncia do bordo de ataque ao bordo de fuga) CARGA DA ASA a relao entre a sustentao e a rea projetada (L/A)
Coeficientes de sustentao e arrasto de sees de aeroflios
Re = 9 x 106
Arrasto induzido: aumento do arrasto sobre a asa causado pelo fato de que a asa tem comprimento finito (AR < ) O arrasto induzido causado por estruturas vorticais prximas a ponta da asa resultantes da diferena de presso entre o intradorso e o extradorso.
Mesmo que a tenso de cisalhamento (viscosa) contribua pouco na sustentao, os efeitos viscosos so muito importantes pois esto relacionados com a separao da camada limite e formao da esteira. O aumento do ngulo de ataque provoca aumento do CL at um limite. A partir desse ponto a camada limite separa, provocando reduo brusca de sustentao e aumento de arrasto - ESTOL
Os aeroflios tambm so caracterizados por suas relaes L/D ou CL/CD
razo entre sustentao e arrasto em funo do ngulo de ataque
Diagrama polar (CLx CD)
Relao de aspecto: (AR) para asas retangulares
A
bAR
2
c
bAR
coeficientes tpicos de arrasto e sustentao em funo do ngulo de ataque e relao de aspecto
Normalmente CL aumenta e CD diminui com a razo de aspecto Assim, asas longas so mais eficientes pois as perdas na ponta so menos significativas
Alteraes tpicas da sustentao e arrasto com a utilizao de vrios tipos de flapes
Configurao suja Configurao limpa
EXEMPLO: Em 1977, a aeronave de propulso humana Condor de Gossamer ganhou o prmio Kremer por completar uma trajetria em forma de oito com os dois pontos de retorno separados por 805 m. A Aeronave tinha as seguintes caractersticas: velocidade de vo = U = 4,6 m/s caractersticas das asas = b = 29,26 m, c = 2,27 m (mdia) peso (incluindo o piloto) = W = 934 N coeficiente de arrasto = CD = 0,046 (baseado na rea plana projetada) eficincia da transmisso = = 0,8 (potncia para vencer o arrasto/potncia do piloto) Determine o coeficiente de sustentao, CL e a potncia necessria para o vo da aeronave.
Outras superfcies geradoras de sustentao
esfera em rotao efeito Magnus
Cilindro em rotao
Exemplo: Uma bolinha de tnis de mesa, pesando 2,45 x 10-2 N e com dimetro D = 3,8 x 10-2 m rebatida com uma velocidade U de 12 m/s com um efeito para trs (back spin) que proporciona uma velocidade angular na bolinha. Determine o valor de para que a bola percorra uma trajetria horizontal.
Exemplo: O veleiro movido a rotor Flettner experimental da Universidade da Ilha Rhode mostrado na figura. O rotor tem dimetro de 0,76 m, 3 m de comprimento e gira a 220 rpm conduzido por um pequeno motor de cortador de grama. Se o vento de 10 knot e sua velocidade relativa em relao ao barco pode ser desconsiderada, qual a mximo empuxo esperado pelo rotor.