¿Qué es un generador de vórtices?

Para ser más general, un generador de vórtice es una pequeña placa en ángulo instalada en la superficie exterior de un cuerpo aerodinámico. El ángulo de la placa hace que el aire se arremolina, creando un vórtice detrás de él. Este efecto permite que el flujo de aire permanezca «adherido» a la superficie incluso en puntos donde el flujo sin un vórtice se separaría de la superficie.

Uno de los usos más comunes de los generadores de vórtices es en las alas de los aviones hacia adelante. de los alerones. Cuando el ala del avión se detiene , el flujo se desprende de las alas. Esto significa que el flujo se desprenderá antes de llegar a los alerones, haciéndolos ineficaces. El uso de generadores de vórtice ayuda a los alerones a proporcionar control incluso si el resto del ala está atascado.

^Fuente

Por supuesto, estos también añaden resistencia, incluso cuando el ala no se detiene, por lo que solo se agregan cuando es necesario.

También se usan en otros lugares, como el motor, como en el comentario de Farhan arriba , y también en la cola del 737 .

Intentaré explicar el mecanismo físico, agregando información adicional en comparación con las respuestas anteriores.

Como se mencionó anteriormente, el generador de vórtices generalmente toma la forma de una placa. Lo que está haciendo esta placa es generar un pequeño vórtice. Este vórtice es básicamente una región donde el flujo está girando alrededor de su eje. Básicamente esta placa extrae energía del flujo que genera esta rotación en el El flujo.

Ok, este flujo de rotación tiene energía y, si está orientado correctamente, interactúa con la capa límite sobre el ala, proporcionándole más energía. Con esa energía extra, la capa límite es más resistente a la separación, es decir, puedes aumentar aún más el ángulo de ataque y obtener un coeficiente de sustentación más alto para la misma vela.

Ahora viene el por qué ?. Un generador de vórtice siempre genera resistencia, siempre pero puede reducir el consumo de combustible del avión. ¿Cómo?

Piense en el diseño general del avión, para una condición de vuelo determinada, la cantidad de sustentación generada se puede obtener un gran coeficiente de sustentación multiplicado por la superficie del ala.

Imagínese ahora que estamos diseñando el avión y hemos encontrado que la condición que está dimensionando el tamaño necesario del ala es, por ejemplo, la longitud máxima de pista en el despegue, para reducirla es necesario generar más sustentación a una velocidad específica. Para poder lograr eso, puede aumentar la superficie del ala o aumentar la sustentación máxima que puede obtener del ala, y puede lograrlo mediante la introducción de generadores de vórtice diseñados inteligentemente para esa condición.

Una compensación Posteriormente se realiza entre incrementar la superficie del ala (con el impacto en arrastre y peso) e incluir los generadores de vórtice. Entonces, aunque agregar esos generadores de vórtice agrega resistencia en comparación con un ala limpia, podría darse el caso de que realmente esté reduciendo el consumo de combustible porque la otra alternativa es agregar más superficie de ala y la solución óptima se convirtieron en los generadores de vórtice.

Hay varias ubicaciones de generadores de vórtice, algunos en el plano vertical mejorando la eficiencia del timón, otros en la superficie superior del ala, otros sobre el motor afectando el slat durante el despegue o aterrizaje.

Otro uso de vortex es después de diseñar el avión como solución rápida para resolver «problemas inesperados».

Son pequeñas cosas tipo winglet que se instalan en la superficie de las alas para estimular el flujo laminar de aire y para desalentar las pérdidas. Piense en ellos como un «seguro barato para cuando» no está controlando muy bien su velocidad del aire «.

Editar para futuros lectores: debe adjuntarse flujo, no flujo laminar. Consulte los comentarios a continuación para obtener una explicación.

Comentarios

• uh-o – replace " laminar " con " adjunto " y la respuesta se ve bien.
• De acuerdo, Enseñame. Pensé que había dos tipos de flujo en un fluido (aire en este caso): laminar y turbulento.Pensé que las transiciones de aire del flujo laminar a través de la superficie de un ala a un flujo turbulento (estancado), y los generadores de vórtices de alguna manera hacen que esa transición se retrase.
• @Calphool Wikipedia tiene una buena descripción general , al igual que la imagen en la respuesta de fooot '. Básicamente, ' es el cambio entre " adjunto " y " flujo " separado (el punto de separación) que es importante para retrasar la pérdida, y el flujo adjunto puede ser laminar o turbulento. Las capas límite turbulentas adheridas resisten ser desprendidas de la superficie (ala) más que una capa límite laminar, por lo que básicamente los generadores de vórtices retrasan la separación del flujo al hacer que el aire sea más turbulento de una manera particular que ' es menos probable que se separe del ala.
• @Calphool: voretaq7 me adelantó en la respuesta correcta. Básicamente, se trata de mezclar el flujo cerca de la superficie del ala (que se ralentiza debido a la fricción) con el flujo a cierta distancia que luego puede revitalizar la capa límite (flujo cerca de la superficie del ala). Si el flujo cerca del ala se ralentiza hasta detenerse, el flujo se separa y el ala pierde algo de su efectividad. Si hace una nueva pregunta, la explicaré con más detalle de lo que es posible en un comentario.
• @Calphool: Laminar y turbulenta son los dos tipos de capa límite, una hoja delgada, casi microscópica, de aire cerca de la superficie. El flujo adjunto y separado es otro concepto (y el que abordan los generadores de vórtices) que se refiere al patrón de flujo macroscópico alrededor de los cuerpos. Los generadores de vórtices se asegurarán de que la capa límite detrás de ellos sea turbulenta, así que esa es la razón de mi primer comentario.