Um fluxo constante pode ter pontos de estagnação?

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Estou confuso com essa ideia. Se um fluxo é constante, suas linhas de fluxo são imutáveis. Tomando o exemplo típico de um aerofólio, há (pelo menos) uma linha aerodinâmica que atingirá a borda principal do aerofólio e estagnará. O ponto de estagnação é definido como:

a point in a flow field where the local velocity of the fluid is zero.

Agora, minha pergunta é: se a velocidade aqui é zero, e as partículas fluidas que passam pela linha de fluxo que resulta em um ponto de estagnação têm velocidade diferente de zero a montante, para onde vão essas partículas de fluido? Como eles estão na linha de produção, eles precisam alcançar o ponto de estagnação? Isso não desafia a lei de conservação da massa ?

Além disso, um curso on-line de Mecânica de Fluidos que eu tenho seguido em uma palestra demonstrou que simplifica o afastamento do ponto de estagnação . Se a velocidade neste ponto é precisamente zero (e é imutável desde que o fluxo é constante), então como as partículas de fluido podem ir em outras direções?

Eu devo estar faltando alguma coisa, me ilumine.

    
por midnightBlue 01.12.2014 / 18:11

3 respostas

A ideia de um ponto de estagnação é uma idealização. Este ponto é infinitesimalmente pequeno, e as partículas de ar que fluem ao longo de uma linha de corrente que o leva a desacelerar em seu caminho. Quanto mais perto eles chegam do ponto de estagnação, mais lentos eles fluem e, no final, eles nunca chegam ao ponto de estagnação.

Na realidade, as moléculas de ar têm um tamanho finito, então elas fluem acima ou abaixo do ponto de estagnação. Mesmo que uma partícula consiga chegar ao ponto de estagnação e permaneça no lugar (o que não é possível em teoria), um pequeno ângulo de mudança de ataque irá eliminá-la no momento seguinte.

Uma linha de corrente desaparece do ponto de estagnação traseiro, localizado no bordo de fuga. Este ponto é duplamente idealizado, porque requer um fluxo invíscido para ter um ponto de estagnação posterior. Novamente, as moléculas que fluem ao longo da parede do aerofólio serão desaceleradas pela pressão do ponto de estagnação, quanto mais próximas estiverem do bordo de fuga. Uma vez que eles chegam acima ou abaixo do ponto de estagnação da retaguarda, eles aceleram quando passam pelo ponto de maior pressão e se movem acima ou abaixo da linha de transmissão que emana do ponto de estagnação posterior.

O conceito de um ponto de estagnação é realmente útil para entender fenômenos de fluxo, no entanto. Existe realmente uma linha (em 3D é um plano) que separa o ar que fluirá sobre a asa daquele que fluirá abaixo dela. Essa linha muda com o ângulo de ataque, e a aleta simples de aviso de stall baseia-se nesse princípio. Quando a linha termina abaixo da palheta, o ar a pressionará para cima, fechando um contato elétrico que ativa uma campainha no cockpit.

Stall vane de aviso (pequeno metal thingy saindo da asa)

    
01.12.2014 / 20:00

Um ponto de estagnação em um fluxo não desafia a conservação da lei de massa. Peter Kämpf já explicou que é uma idealização que ajuda a entender os fenômenos de fluxo.

O fato de a velocidade ser zero em um ponto ao longo de uma linha de fluxo não significa que a massa seja coletada naquele ponto. Você pode compará-lo a um sinal de parada em uma estrada. Os carros chegam ao sinal, param e voltam a subir. Enquanto houver espaço suficiente entre carros sucessivos, isso pode ser um processo contínuo representando um fluxo constante.

Levando essa analogia ainda mais, o ponto de estagnação na borda principal de um perfil 2D é como uma junção em T em uma estrada de sentido único. Os carros que chegam ao cruzamento em T param e continuam com um giro à esquerda ou à direita e seguem seus caminhos. As moléculas de ar chegam ao ponto de estagnação e continuam a partir daí na parte superior ou inferior do perfil.

    
16.05.2015 / 09:11

A velocidade é um fenômeno instantâneo. Ela existe em um ponto (vamos ignorar a velocidade Média aqui, não é necessário que nós a discutamos para essa questão.) No ponto de estagnação, a velocidade é 0. Entretanto, a uma distância dx do ponto de estagnação, o fluido partícula novamente ganha impulso. É como se fosse um pêndulo. No ponto mais alto, sua velocidade é zero, mas depois de um tempo diferencial dt, ela recupera novamente sua velocidade e começa a se mover. Você vê partículas fluidas como um pêndulo precisa de um estímulo para fazer isso, no caso do pêndulo sua gravidade, para uma partícula fluida, pode ser qualquer coisa, desde uma força de pressão até a inércia

    
05.08.2015 / 15:53