Primero notamos que la capa límite puede disminuir o aumentar más rápido a veces, es decir, si la placa no es plana. Esto también sucede si se toman medidas para eliminar o aumentar el contenido de flujo / fluido en la capa límite (Succión de la capa límite – Wikipedia, http://www.uni-magdeburg.de/ifme…, http: //naca.central .cranfield.ac …). La forma más fácil de visualizar lo que sucede es considerar la imagen de partículas (no continua) del fluido.
Como su nombre indica, el fenómeno ocurre solo cuando hay límites. Se llama capa porque el flujo cerca de un límite forma una capa que se distingue del resto del flujo, por ejemplo, si inyecta un dado desde la pared. Consideraremos que el límite no se mueve en lo que sigue. Si el límite se está moviendo, considere la velocidad relativa local entre el fluido y el límite.
Las partículas de fluido cerca del límite se adherirán a la pared sin movimiento debido a las fuerzas eléctricas estáticas. Las fuerzas involucradas aquí dependen del tipo de fluido y esto se expresa por la ‘viscosidad’ del fluido. Un fluido viscoso mostrará una fuerza más fuerte. Esta fuerza puede ser diferente si considera las interacciones fluido-fluido o pared-fluido. Pero la capa al lado de la pared siempre no se moverá ya que tales fuerzas crecen rápidamente a medida que los espacios entre las moléculas se hacen más pequeños.
- ¿Cómo resuelvo la ecuación de Navier-Stokes?
- Cómo resolver la suma física ICSE
- ¿Por qué las posiciones generalizadas y las velocidades son independientes en la mecánica lagrangiana?
- ¿En qué se diferencian los hadrones de otros tipos de partículas?
- ¿Cuánta ventaja necesitaría una persona no apta para evitar un mordisco de un dragón de Komodo enojado?
Las moléculas en reposo que se adhieren a la pared, por atracción, tratarán de tirar de la siguiente (próxima capa) conjunto de moléculas de fluido para detenerse, mientras que la próxima próxima molécula tirará en la dirección de movimiento, y este proceso continúa hasta el interior a la mayor parte del flujo. Esta acción de corte se transmite al interior de la molécula, lo que aumenta la energía interna de la molécula y, por supuesto, disminuye su energía cinética / de movimiento. Por lo tanto, la siguiente capa se desacelera un poco y, a su vez, ralentizará la siguiente capa y así sucesivamente. La pérdida de energía cinética es también una pérdida de presión total.
La acción fue descrita en masa por la ley de Newton que dice que el esfuerzo cortante (fuerza por unidad de área) es proporcional al gradiente de velocidad normal a la pared y la constante de proporcionalidad es la viscosidad del fluido. A medida que avanza con el fluido a lo largo de la pared, se pierde más y más energía de la capa de fluido y se convierte en calor hasta llegar a la línea central o la línea de simetría del flujo.
Para el flujo laminar (sin turbulencias ni remolinos), la velocidad del fluido entre dos límites se convierte en una parábola. El máximo es a medio camino entre las paredes y cero en las dos paredes. Para un flujo con superficie abierta, vemos la mitad de la parábola … que es cero en la pared inferior y máxima en la superficie libre … como en el caso de un río, por ejemplo.
La pérdida de energía cinética en las capas de flujo puede llegar a ser grande, lo que resulta en la detención total de una masa considerable en el flujo medio. En este caso, el flujo hace dos cosas. Rodea el obstáculo (separación de la capa límite) y empuja el obstáculo (como una masa giratoria) con el flujo. Esto es lo que se llama remolinos, y el flujo cambia de flujo laminar a turbulento / remolino, con los remolinos comenzando continuamente en la pared y luego extendiéndose al resto del flujo.
Si el flujo es alrededor de una lámina / ala / cuchilla como en el ala de un avión o la cuchilla de una bomba, la separación de la capa límite causa una pérdida grave de presión de ‘elevación’ y debe evitarse a toda costa. Por esta razón, se toman medidas para reducir la eliminación o agregar energía a la capa límite estancada para permitir que continúe sin separación durante una distancia más larga. Muchos ejemplos de cómo hacer esto se dan en las referencias anteriores.
Las pérdidas en el flujo turbulento / remolino son mayores que el flujo laminar. Las pérdidas de energía a medida que aumenta el calor son proporcionales a la velocidad media del flujo en el caso laminar en el caso laminar, y como su cuadrado para el flujo turbulento, debido al flujo extra no útil dentro de los remolinos. En la aplicación de la capa límite, se prefiere el flujo turbulento a pesar de esto, ya que transporta más energía cinética, lo que dificulta la separación de la capa límite y evita que se pierda la elevación.
Si el límite se curva en el flujo, la velocidad del flujo aumenta y la capa límite se reduce en grosor. La ecuación de continuidad para fluidos lo dicta. Lo contrario ocurre cuando la pared del canal se curva hacia el exterior de la región de flujo, lo que hace que el canal aumente su sección transversal.
