Amortiguación de proa (aerodinámica)

Un choque de proa , también llamado choque desprendido o choque normal arqueado , es una onda de perturbación curva que se propaga caracterizada por un cambio abrupto, casi discontinuo, en la presión , la temperatura y la densidad . Ocurre cuando un flujo supersónico encuentra un cuerpo, alrededor del cual el ángulo de desviación necesario del flujo es mayor que el ángulo de desviación máximo alcanzable para un choque oblicuo adherido (ver criterio de desprendimiento ^[1] ). Luego, el choque oblicuo se transforma en una onda de choque desprendida curva. Como los choques de proa ocurren para ángulos de desviación de flujo altos, a menudo se observan formarse alrededor de cuerpos romos, debido al alto ángulo de desviación que el cuerpo impone al flujo que lo rodea.

La transformación termodinámica a través de una onda de choque no es isentrópica y el choque disminuye la velocidad del flujo desde una velocidad supersónica aguas arriba a una velocidad subsónica aguas abajo.

Aplicaciones

El arco de choque aumenta significativamente la resistencia aerodinámica en un vehículo que viaja a una velocidad supersónica. Esta propiedad se aprovechó en el diseño de las cápsulas de retorno durante misiones espaciales como el programa Apolo , que necesitan una gran cantidad de resistencia aerodinámica para reducir la velocidad durante la reentrada atmosférica .

Relaciones de choque

Al igual que en el caso del choque normal y del choque oblicuo ,

La presión estática aguas arriba es menor que la presión estática aguas abajo .
La densidad estática aguas arriba es menor que la densidad estática aguas abajo.
La temperatura estática aguas arriba es menor que la temperatura estática aguas abajo .
La presión total aguas arriba es mayor que la presión total aguas abajo .
La densidad total aguas arriba es menor que la densidad total aguas abajo.
La temperatura total aguas arriba es igual a la temperatura total aguas abajo , ya que se supone que la onda de choque es isentálpica .

En el caso de un choque curvo, el ángulo de choque varía y, por lo tanto, tiene una intensidad variable a lo largo de todo el frente de choque. Por lo tanto, la velocidad del flujo posterior al choque y la vorticidad se pueden calcular mediante el teorema de Crocco , que es independiente de cualquier ecuación de estado (EOS ) suponiendo un flujo no viscoso . ^[2]

Véase también

Referencias

^ Ben-Dor, G. (2007). Fenómenos de reflexión de ondas de choque. Fenómenos de ondas de choque y alta presión. Bibcode :2007swrp.book.....B. doi :10.1007/978-3-540-71382-1. ISBN 978-3-540-71381-4.
^ Flujo supersónico y ondas de choque.

Landau, LD; Lifshitz, EM (2005) [1959]. Mecánica de fluidos 2.ª edición . Elsevier . ISBN 978-0-7506-2767-2.
Courant, R.; Friedrichs, KO (1956) [1948]. Flujo supersónico y ondas de choque . Nueva York: Interscience Publishers.

[1] Ben-Dor, G. (2007). Fenómenos de reflexión de ondas de choque. Fenómenos de ondas de choque y alta presión. Bibcode :2007swrp.book.....B. doi :10.1007/978-3-540-71382-1. ISBN 978-3-540-71381-4.

[2] Flujo supersónico y ondas de choque.