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Fluxo Cilíndrico Cruzado: Medição da Distribuição de Pressão e Estimando os Coeficientes de Arrasto

Overview

Fonte: David Guo, College of Engineering, Technology, and Aeronautics (CETA), Southern New Hampshire University (SNHU), Manchester, New Hampshire

As distribuições de pressão e estimativas de arrasto para o fluxo cilíndrico cruzado têm sido investigadas há séculos. Pela teoria ideal do fluxo potencial inviscid, a distribuição de pressão em torno de um cilindro é verticalmente simétrica. A distribuição de pressão rio acima e rio abaixo do cilindro também é simétrica, o que resulta em uma força de arrasto de rede zero. No entanto, os resultados experimentais produzem padrões de fluxo muito diferentes, distribuições de pressão e coeficientes de arrasto. Isso ocorre porque a teoria potencial inviscida ideal assume o fluxo irrotacional, o que significa que a viscosidade não é considerada ou levada em conta ao determinar o padrão de fluxo. Isso difere significativamente da realidade.

Nesta demonstração, um túnel de vento é utilizado para gerar uma velocidade de ar especificada, e um cilindro com 24 portas de pressão é usado para coletar dados de distribuição de pressão. Esta demonstração ilustra como a pressão de um fluido real fluindo em torno de um cilindro circular difere dos resultados previstos com base no fluxo potencial de um fluido idealizado. O coeficiente de arrasto também será estimado e comparado com o valor previsto.

Procedure

1. Medir a distribuição de pressão em torno de um cilindro

  1. Remova a tampa superior da seção de teste de um túnel de vento e monte um cilindro de alumínio limpo (d = 4 in) com 24 portas embutidas em um toca-discos(Figura 3). Instale o cilindro para que a porta zero esteja voltada para cima(Figura 4a).
  2. Substitua a tampa superior e conecte os 24 tubos de pressão rotulados de 0 a 23 às portas correspondentes no painel do...

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Results

Os resultados experimentais para o cilindro limpo e perturbado são mostrados nas Tabelas 1 e 2, respectivamente. Os dados podem ser plotados em um gráfico do coeficiente de pressão, Cp, versus posição angular, φ, para fluxo ideal e real, como mostrado na Figura 6.

Porta de pressão #...

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Application and Summary

O fluxo cilíndrico cruzado tem sido investigado teoricamente e experimentalmente desde o século XVIII. Encontrar as discrepâncias entre os dois nos permite expandir nossa compreensão da dinâmica dos fluidos e explorar novas metodologias. A teoria do fluxo de camadas de fronteira foi desenvolvida por Prandtl [3] no início do século XX, e é um bom exemplo da extensão do fluxo inviscid para a teoria do fluxo viscid na resolução do Paradoxo de D'Alembert.

Neste experimento, o fluxo cil?...

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References
  1. d'Alembert, Jean le Rond (1752), Essai d'une nouvelle théorie de la résistance des fluides
  2. John D. Anderson (2017), Fundamentals of Aerodynamics, 6th Edition, ISBN: 978-1-259-12991-9, McGraw-Hill
  3. Prandtl, Ludwig (1904), Motion of fluids with very little viscosity, 452, NACA Technical Memorandum
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Measuring the Pressure Distribution Around a Cylinder

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