Sabemos que no fluxo viscoso real, a camada limite existe ao redor do aerofólio e haverá um ponto de separação em que o fluxo começa a se separar da parte de trás do aerofólio (gradiente de velocidade igual a zero no ponto de separação). Se a velocidade do fluxo aumentar, a separação ocorrerá mais cedo ou mais tarde?
Em um fluxo subsônico, o ponto de separação se move a jusante como Número de Reynolds aumenta e o número de Reynolds aumenta com a velocidade do fluxo livre.
Demonstração em aerofólio em forma de cilindro:
A partir de Wikipedia:
Reynolds number is the ratio of inertial forces to viscous forces within a fluid which is subjected to relative internal movement due to different fluid velocities
A separação ocorre no local em que o fluxo de ar laminar deixa de ser acelerado e é desacelerado por áreas de fluxo de ar turbulento a montante em bolhas de separação criadas por atrito (viscosidade):
Gradientes de velocidade na camada limite em diferentes pontos da área de transição onde o fluxo transita de laminar para turbulento:
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A velocidade está diminuindo perto da superfície devido ao atrito e, em algum momento, torna-se negativa. Bolhas de separação aparecem entre o fluxo laminar e o aerofólio. Em uma bolha, há um fluxo reverso secundário e uma região onde o ar está estagnado. A jusante da bolha, o ar é turbulento:
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Enquanto outros elementos afetam o ponto de separação da camada limite, este é o maior. Para combater esse efeito, o momento da corrente laminar deve ser aumentado relativamente às forças de atrito. Isso é feito (por definição) aumentando o número de Reynolds, por exemplo, aumentando a velocidade do ar.
O aumento da velocidade do ar pode ser obtido acelerando a aeronave, mas também de outras maneiras. Por exemplo, diferentes dispositivos são usados para atrasar a separação da camada limite quando a aeronave deve ser desacelerada. Consiste em acelerar ("reenergizar") o "ar morto" próximo à superfície, por exemplo, usando jatos de alta velocidade ou geradores de vórtice.
Este é, por exemplo, o princípio por trás das ripas e abas com ranhuras:
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A separação da camada limite deve-se à desaceleração do fluxo à medida que se afasta da borda principal e gradiente de pressão adversa aparece (fluxo potencial teoria).
O fluxo de energia mais baixo é mais propenso a perturbações, os vórtices aparecem e desaparecem, aumentando em importância. Partes dos vórtices têm uma velocidade oposta à velocidade do fluxo livre, isso cria áreas de "ar morto". A viscosidade assume a inércia. Essa relação entre os efeitos de inércia e viscosidade é a própria definição do número de Reynolds.
Ao aumentar a velocidade (na verdade, o número de Reynolds), esse efeito é minimizado: o ponto de separação se move a jusante, à medida que os efeitos do gradiente de pressão adversa são combatidos a uma distância maior, como é visível nos gradientes de velocidade mostrados na imagem da aba / ripas acima.
Os flaps / slats têm a vantagem adicional (por exemplo, dos geradores de vórtice) de aumentar a superfície da asa, restaurando assim a perda de sustentação perdida quando o avião desacelera.
