Ali calde o fredde?

[devCad]

Originalmente inviato da devCad

Mi viene da pensare che, data l'esistenza dello strato limite, la velocita' dell'aria rispetto al profilo passa da 0 alla velocita' di avanzamento dell'ala, in modo continuo e non lineare man mano ci si allontana dalla superficie dell'ala.
Quindi quale velocita' usiamo per applicare bernoulli, sul singolo punto dell'ala?
O forse la velocita' cambia in modo non continuo e non lineare, e quindi usiamo la velocita' del punto di discontinuita'?
O forse Bernoulli si applica in modo un po' piu' complicato, tipo integrandolo anche sulla verticale del singolo punto?
Sto chiedendo, questa cosa non la so, ho solo mezze idee vedendo i grafici della distribuzione delle velocita' sulla verticale del singolo punto indicata nella documentazione di XFoil.

Provo a rispondermi da solo: mi sa che l'equazione semplice semplice di Bernoulli e' applicabile solo al caso non viscoso (viscido mi suona male). Nel caso non viscoso e' forse improprio parlare di strato limite, in quanto l'aria scorre allegramente sulla superficie dell'ala, contribuendo alla gloria di Bernoulli.
Probabilmente i grafici che ricordavo con l'andamento delle velocita' sulla verticale (o meglio sulla perpendicolare) del singolo punto del profilo erano per il caso viscoso, che essendo anche viscido, e' piu' sfuggevole di un'anguilla.

[Personal Jesus]

Originalmente inviato da Ehstìkatzi

Forse sarebbe il caso di chiamarle sollecitazioni tangenziali o magari, in modo più chiaro, visto che parliamo di fluidi: viscosità

Azzo (scusate il francesismo) ne facciamo una questione semantica.
Però è curioso, Bernoulli vs Newton vs Kutta erano trattati come equivalenti ed interscambiabili.
Qui invece, ripeto, se ne fa una questione semantica: gli sforzi di taglio alias sollecitazioni tangenziali alias viscosità di un fluido non possono essere scambiati tra loro senza scadere nell'abuso di linguaggio

Peccato, a scuola, nei miei studi scientifici, i docenti mi avevano sempre insegnato a guardare più le similitudini, le corrispondenze biunivoche e le equivalenze piuttosto che, in modo più "giuridico", soffermarsi e puntualizzare sulle definizioni e sulle formalità.

[Ehstìkatzi]

Originalmente inviato da Personal Jesus

Azzo (scusate il francesismo) ne facciamo una questione semantica.
Però è curioso, Bernoulli vs Newton vs Kutta erano trattati come equivalenti ed interscambiabili.
Qui invece, ripeto, se ne fa una questione semantica: gli sforzi di taglio alias sollecitazioni tangenziali alias viscosità di un fluido non possono essere scambiati tra loro senza scadere nell'abuso di linguaggio

Peccato, a scuola, nei miei studi scientifici, i docenti mi avevano sempre insegnato a guardare più le similitudini, le corrispondenze biunivoche e le equivalenze piuttosto che, in modo più "giuridico", soffermarsi e puntualizzare sulle definizioni e sulle formalità.

Azzo, scusate il dialetto.
Calma e gesso, figliuolo.

[devCad]

Originalmente inviato da Personal Jesus

Azzo (scusate il francesismo) ne facciamo una questione semantica.
Però è curioso, Bernoulli vs Newton vs Kutta erano trattati come equivalenti ed interscambiabili.
Qui invece, ripeto, se ne fa una questione semantica: gli sforzi di taglio alias sollecitazioni tangenziali alias viscosità di un fluido non possono essere scambiati tra loro senza scadere nell'abuso di linguaggio

Peccato, a scuola, nei miei studi scientifici, i docenti mi avevano sempre insegnato a guardare più le similitudini, le corrispondenze biunivoche e le equivalenze piuttosto che, in modo più "giuridico", soffermarsi e puntualizzare sulle definizioni e sulle formalità.

Dico la mia, se la chiami viscosita' capiscono quasi tutti, se li chiami sforzi di taglio si pensa alla soppressa ed al coltello affilato male. Anche se qui non siamo sul salame, piu' o meno la gente e' sempre quella.
Ben vengano i termini poco tecnici se semplificano, meno se 'complificano'.

[Personal Jesus]

(Sempre più fuori argomento)

http://chifis.unipv.it/mustarelli/la...s/reologia.pdf

[Manubrio]

Originalmente inviato da devCad

Mi viene da pensare che, data l'esistenza dello strato limite, la velocita' dell'aria rispetto al profilo passa da 0 alla velocita' di avanzamento dell'ala, in modo continuo e non lineare man mano ci si allontana dalla superficie dell'ala.
Quindi quale velocita' usiamo per applicare bernoulli, sul singolo punto dell'ala?
O forse la velocita' cambia in modo non continuo e non lineare, e quindi usiamo la velocita' del punto di discontinuita'?
O forse Bernoulli si applica in modo un po' piu' complicato, tipo integrandolo anche sulla verticale del singolo punto?
Sto chiedendo, questa cosa non la so, ho solo mezze idee vedendo i grafici della distribuzione delle velocita' sulla verticale del singolo punto indicata nella documentazione di XFoil.

Mi viene da pensare che, data l'esistenza dello strato limite, la velocita' dell'aria rispetto al profilo passa da 0 alla velocita' di avanzamento dell'ala, in modo continuo e non lineare man mano ci si allontana dalla superficie dell'ala.
Quindi quale velocita' usiamo per applicare bernoulli, sul singolo punto dell'ala?
Vado a ruota libera.
Secondo me e secondo i filetti di fumo, il flusso che investe l'ala vede la forma dello strato limite. Dove si crea un vortice, che di fatto inspessisce il profilo visto dal flusso in arrivo, questo è lambito dal flusso stratificato "ideale", che lo aggira.
La velocità cambia localmente. E la pressione. Ogni particella d'aria, a parte la gravità, vede la pressione che la circonda e reagisce trasmettendo e ricevendo forza a quelle circostanti. Se una particella rallenta, oppone resistenza a quella che la precede e via dicendo. Diffonde le forze che riceve e ne imprime e riceve anche da quelle circostanti (non solo a quella davanti o dietro, intendo).

Se esaminiamo la zona a velocità zero nel boundary layer, dove la particella sta attaccata al corpo come incollata, e quelle immediatamente superiori in scorrimento laminare, possiamo attribuire che ciò sia dovuto ad effetto Coanda. Introduciamo perciò la viscosità, con l'ipotesi che nello strato limite l'adesione sia maggiore della coesione.
Se guardiamo all'effetto Coanda , o quello che sembra effetto Coanda, da un altro punto di vista, T.Young dice che la curvatura del flusso è causata esclusivamente dal gradiente di pressione trasversale. Quindi la viscosità produrrebbe solo l'attaccamento al corpo e la parte turbolenta all'esterno del flusso, nell'interfaccia con l'ambiente circostante.
Cito anche Van Dyke, quoted in : "Lift (force)-Wikipedia, the free encyclopedia, §10.3", the derivation of his equation (4c) also shows that the contribution of viscous stress to flow turning is negligible.

Anche Doug Mc Neal, ex Boeing, dice che il flusso sta attaccato all'ala senza bisogno di effetto Coanda.



Per mio conto, anzi non ci piove, la particella nello strato limite diciamo sul dorso per visualizzare, comunque subisce una pressione verticale dall'alto verso il basso. Anche quelle ferme. Lo stesso vale per le particelle che fanno parte del flusso ideale bernoulliano, che scorre al di sopra dello strato limite. Questo potrebbe essere in accordo con la tua nota O forse Bernoulli si applica in modo un po' piu' complicato, tipo integrandolo anche sulla verticale del singolo punto? sempre che ne abbia ben colto il significato.

Per quanto riguarda O forse la velocita' cambia in modo non continuo e non lineare, e quindi usiamo la velocita' del punto di discontinuita'? intendi dire che il flusso cosiddetto bernoulliano violerebbe la condizione definita a monte di "stazionarietà" ?

ps: Ricordo urbi et orbi che si presume che il flusso ideale di Ehstikatzi, nell'equazione di bernoulli sia irrotazionale (cioè non ruoti attorno all'asse mediano) che il fluido sia incomprimibile il che ci va benissimo, che sia stazionario e se è anche inviscido (bleah) è meglio.
Stazionario significa che la velocità del fluido può variare da punto a punto ma deve rimanere costante nel tempo in ciascun punto.

Mah.
Non so come funziona XFoil.

[Manubrio]

Sto guardando gli appunti delle lezioni di Drela. Lifting Line Theory|Fluid Mechanics II Course|Aeronautical Engineering

Superimpone all'ala un moto circolatorio per fare i conti e va bè.
Lui assegna all'ala una serie di vortici in uscita con differente strenght, fino zero per quello al tip. Da questi vortici deriva la distribuzione e il downwash.
Nelle lezioni successive insegna a calcoare il lift con lo stesso metodo e anche per il profilo usa vortici (lezione 2).
Sembra che nominare bernoulli gli stia sui maroni.

Qui di seguito ho trovato una sua illustrazione discorsiva sul lift in cui parrebbe confermare una sua idiosincrasia sull'utilizzare bernoulli come spiegazione. Anzi, dice che eviterebbe di utilizzarlo in ogni spiegazione del fenomeno del flusso...Ach.

Newsgroups: sci.aeronautics
From: drela@athena.mit.edu (Mark Drela)
Subject: Re: How do airplanes fly?
Date: Mon, 13 Apr 1998 05:00:46 GMT

In article <1991Dec5.021651.6548@math.ucla.edu>, barry@arnold.math.ucla.edu
(Barry Merriman) writes:

|> How do planes fly? This thread started on sci.physics, but physicists
|> don't seem to know how flight works. I'm hoping the aero engineers
|> can give a good intuitive explanation.
|>
|> More precisely, here's what I'd like: starting from the
|> wing at rest, show, using obvious forces, how the
|> lift develops, and why the corresponding flow is stable.
|>
|> The explanation should make it intuitively obvious whether
|> such things as surface curvature, angle of attack and
|> sharp trailing edge are necessary for lift.

Whew! That's a toughie. Here's my shot ...

First, let's dispel some myths.

MYTH #1
"The air over the top of the airfoil has to go farther, so it goes faster
to meet up with the air going under the airfoil at the same time".

This is what Encyclopedia Britannica says. It is also totally wrong.
In fact, a collection of fluid "globs" lined up in a vertical line
will be anything but vertical once they pass the airfoil. The
"before & after" picture is crudely indicated below.

before . . . . . > after
o o
o o
o o
o o
o _-----____ o
o c______________ o
o airfoil o
o o
o o
o o

The deformation in the line is NOT due to the boundary layer! It looks
like this in inviscid flow. In fact, if the leading edge is blunt, the
one glob starting out exactly on the stagnation streamline never gets to
the airfoil, let alone past it! (it's a simple calculus exercise to show
this). A continuous line of particles therefore never gets "cut" by the
airfoil, but gets stretched out indefinitely. Clearly, MYTH #1 makes no
sense in this context.


MYTH #2
"The lowered pressure over the top of the wing is _caused_ by
the higher velocity there, in accordance with Bernoulli's Law."

It is misleading to use Bernoulli's Law in a cause-and-effect argument.
I could just as well say that the velocity over the wing is higher because
the air accelerates towards the lower pressure there. The squabble here
is over semantics more than anything else. I like to think of Bernoulli's
Law in the following terms:

"In an irrotational, effectively inviscid flow, pressure and velocity
are uniquely related by... (we all know the actual formula)",

and avoid using it in any kind of physical explanation of flow phenomena.


MYTH #3
"The flow around an airfoil and the lift on it are non-unique"

This is only true in a mathematical oversimplification of reality -- namely
inviscid flow. In a real viscous fluid, there is only one flow which
satisifies conservation of mass, momentum, and energy everywhere. Typically,
this "physically correct" (PC ?) flow will satisfy the Kutta condition (smooth
flow-off) at a sharp trailing edge. If the flow does not come off smoothly,
such as shortly after the start of the wing motion, viscous forces acting at
the sharp trailing edge will cause a vortex to roll off on the upper side,
if the angle of attack is positive. The lowered pressure at the core of
this vortex will accelerate the upper flow towards it, setting up the
"lifting" flow pattern.

I should add that in some rare instances, several distinct flows may be
possible (e.g. stall hysteresis), but not infinitely many. Also, the
only possible flow may be oscillatory (e.g. vortex-shedding off a cylinder).
These are mainly curiosities, however.


So to answer your questions...

|> Here's a few ground rules for the discussion:
|>
|> (1) No "explanations" of the form:
|> air must (for some bogus reason) flow faster over the
|> top than the bottom, therefore, by conservation of energy,
|> (= bournoulli's law) there is low pressure on top and net lift.
|>
|> This is the physicist's argument. The main flaw is that they
|> _assume_ a lifting flow pattern (fast on top, slow on bottom),
|> and then invoke conservation of E to verify it is lifting. THis
|> argument would be reasonable if they could give a valid argument that
|> the flow pattern would arise at take off, and is also stable
|> against perturbations. After all, there are other, non-lifting, flows
|> past airplane wings. The argument would get even better if they would
|> also scrap bournoulli, and show exactly how the forces acting arise,
|> so that would could get an intuitive feel for what is going on.

There is one unique flow past a wing (see MYTH 3). The pressure field
associated with this flow exerts a lift on the wing which depends on the
wing shape, angle of attack, dynamic presure, etc. To "see" why the
pressure must be lower over the wing, think of the curvatures of the
streamlines above and below an airfoil at an angle of attack, and the
pressure gradients necessary to force the fluid globs in curved paths
(I'm sorry, but you have to rely on at least F = ma at some point).


. .
. .
. . - p . .
_____
-----_____

FLOW >>> + p
. .
. .
. . . .


Note that the streamlines are roughly parallel to the airfoil at the
sharp trailing edge, as required by viscosity. Clearly, the pressure
over the wing must be decreased, and the pressure under the wing increased
to force the streamlines into this pattern.

I hope this answers some of your questions.


Mark Drela First Law of Aviation:
MIT Aero & Astro "Takeoff is optional, landing is compulsory"

[devCad]

Originalmente inviato da Manubrio

Sto guardando gli appunti delle lezioni di Drela. ...
Sembra che nominare bernoulli gli stia sui maroni.

Qui di seguito ho trovato una sua illustrazione discorsiva sul lift in cui parrebbe confermare una sua idiosincrasia sull'utilizzare bernoulli come spiegazione. Anzi, dice che eviterebbe di utilizzarlo in ogni spiegazione del fenomeno del flusso...Ach.
.....

A quanto so io, Mark Drela ha posto al centro dei suoi lavori il calcolo per il caso viscoso, quindi usare paro paro un'equazione valida per il caso non viscoso (bernoulli)credo gli venga male.
Mark Drela e' al computer positronico, noi qui siamo fermi al pallottoliere in legno, e senza palline.
Lui considera compressibilita' e viscosita', e ci fa calcoli apprezzabilmente giusti.
Noi siamo ancora al caso incomprimibile, non viscoso e senza olio di palma, ed ancora dobbiamo capirlo.