Qual é a relação entre a camada limite e a elevação de um aerofólio?

Você está certo - a camada limite está relacionada ao levantamento da produção, pois, em um exemplo subsônico, "guia" o ar em relação à forma do aerofólio e permite as acelerações de fluxo necessárias que criam o diferencial de pressão e o downwash. No entanto, uma camada limite espessa não é necessariamente um bom negócio, especialmente em uma asa de avião.

Acho que esta resposta faz uma boa referência aqui. Quanto mais espessa do que uma camada limite, maior a velocidade e o gradiente de pressão através dela. Portanto, a chance de separação do fluxo (pense em stall, quando o fluxo não está mais seguindo o contorno do aerofólio e está criando uma tonelada de arrasto e não há muito sustentação) também é maior.

Essa consideração é mais detalhada aqui, em uma dissertação de mestrado da TU Delft (uma importante universidade técnica na Holanda). Se for permitido que a camada limite cresça e permaneça laminar, a separação ocorre relativamente cedo, levando a uma resistência drasticamente aumentada e a uma redução similar na sustentação. "Trip" artificial (isto é, a introdução de turbulência) da camada limite antes da separação laminar reenergiza a camada limite e permite que ela permaneça ligada por mais tempo. Também pode diminuir o seu arrasto em alguma quantidade, mas isso é outra história em si. Este (ou algum tipo mais ativo de controle de camada limite) é o que eu estou supondo que você esteja se referindo quando fala sobre manter a camada limite fina. É, com exceção do controle de circulação e na medida em que eu estou familiarizado com ele, relacionado à energização da camada limite para retardar a separação do fluxo o máximo de tempo possível.

Eu não diria que a camada limite é responsável por criar sustentação, mesmo que a fricção do mundo real permita a criação de circulação e, portanto, a sustentação. É o principal responsável pelo arrasto.

Por quê? Dê uma olhada nos aerofólios em fluxo potencial: eles têm sustentação, mas não arrastam nem uma camada limite. O elevador é criado devido a uma diferença de pressão entre o lado superior e inferior de um aerofólio e você não precisa de nenhuma camada limite para explicar essa diferença de pressão.

No entanto, você precisa de uma camada limite para explicar o arrasto. A condição de não deslizamento na superfície do aerofólio cria uma camada com um gradiente de alta velocidade (de zero na superfície até $ V_ \ inty $ - a velocidade do freestream). Sua espessura depende principalmente da viscosidade do fluido ao redor do aerofólio:

• Nenhuma viscosidade significa nenhuma perda de energia e, portanto, nenhum arrasto. O gradiente de velocidade pode ser infinito e a espessura da camada é zero.
• Com viscosidade mais alta, as partículas não conseguirão seguir tais gradientes de alta velocidade e a distância entre a superfície não escorregadia e o fluxo de fluxo livre ao redor do aerofólio será maior: a camada limite será mais espessa. O arrasto será maior também.