Como funciona o resfriamento adiabático dos vórtices das pontas das asas?

Question

Como funciona o resfriamento adiabático dos vórtices das pontas das asas?

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Esta questão sobre vórtices de condensação e de pontas das asas, Qual é o mecanismo pelo qual a condensação se forma acima das asas? , atribui a redução na temperatura encontrada nos vórtices das pontas das asas ao resfriamento adiabático.

O raciocínio para isso, como citado de Wikipedia , é dado como:

Adiabatic cooling occurs when the pressure on an adiabatically isolated system is decreased, allowing it to expand, thus causing it to do work on its surroundings. When the pressure applied on a parcel of air is reduced, the air in the parcel is allowed to expand; as the volume increases, the temperature falls as internal energy decreases

^{Ênfase minha}

A minha pergunta é: por que estamos assumindo que uma parcela de ar - que, de acordo com o Princípio de Bernoulli < em> tem uma pressão interna menor - seria permitido expandir contra a pressão externa que seria maior?

Este raciocínio para mim sugeriria que o pacote comprimiria (se fosse compressível) e que sua temperatura aumentaria.

Além disso, por que estamos assumindo que o ar é agora compressível abaixo de Mach?

Não faria mais sentido atribuir a redução de temperatura a um processo de resfriamento isocórico? Isso exigiria apenas que a pressão interna diminuísse e não exigiria uma alteração na densidade.

wing-tip-vortex fluid-mechanics

por Quentin Chester 25.10.2016 / 09:37

2 respostas

O ar que já está dentro do vórtice não está expandindo . Ela já está expandida e está sendo lentamente recomprimida novamente à medida que sua energia cinética é dissipada e o vórtice diminui. A expansão ocorre quando o ar entra no vórtice.

O ar que se aproxima está sendo sugado pelo bolso de baixa pressão criado pela asa e se expande para preenchê-lo. Posteriormente, é apenas a força centrífuga da rotação oposta ao gradiente de pressão e impedindo o colapso dessa bolsa de baixa pressão, mas o gradiente de pressão não está aumentando mais. Está diminuindo lentamente à medida que o atrito interno diminui a rotação.

27.10.2016 / 00:08

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Quais são as possíveis razões para eu não estar recebendo ar frio do meu ar-condicionado? Preciso de ajuda com um sistema homebrew 3e-4e (especificamente lutadores)

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O vórtice está girando. Isso por si só deve ser suficiente para explicar a expansão em seu núcleo. O mecanismo é menos Bernoulli (que se aplica a fluxos retos), mas força centrífuga. Compare-a com a altura decrescente no centro do vórtice da banheira quando a água sai pelo dreno e começa a girar. A altura é proporcional à pressão no fluido. O mesmo acontece com o ar - a mudança de pressão é mais alta no núcleo porque a velocidade angular diminui com a distância do núcleo.

E, sim, o ar é compressível abaixo de Mach 1. É apenas incompressivelmente ideal e a Mach 0. As mudanças de densidade são minúsculas em baixa velocidade, mas elas estão lá. O processo termodinâmico é adiabático (sem fluxo de calor) com alterações de pressão, volume e densidade (um pouquinho).