Ncrit, Profili e Galleria del vento

[Camaleont]

Ciao a tutti,
questa mattina volevo divertirmi un pò con Profili e mi sono sorti un paio di dubbi/domande che vorrei porvi:

1: nella galleria del vento si cerca di ridurre al minimo la turbolenza della galleria stessa, e quindi avere un Ncrit alto. Se penso però alle condizioni reali in qui un aereo si muove, credo sia difficile che in ambiente naturale ci siano condizioni di turbolenza così minime....anzi, credo siano il contrario. Per cui mi chiedevo: perchè si misurano le caratteristiche di un profilo in condizioni non reali (mia ipotesi)? Usare una galleria del vento turbolenta non darebbe risultati più vicini alla realtà?

2: usando Profili, ho visto che si può impostare il Ncrit per xfoil per impostare l'analisi del profilo. In ambito aeromodellistico, quale pensate sia il valore migliore da usare? i valori alti li escluderei.......ma quanto bassi? infatti ho notato che se uso il valore standard (9) alcune volte le polari sono incomplete, abbassando il valore di Ncrit (6) i profili si comportano in modo migliore. Credete che 6 sia troppo basso per l'ambito aeromodellistico (vedi rugosità delle superfici, ecc ecc)? quale valore consigliate?

probabilmente ho detto un sacco di cavolate....ma essendo curioso, ed avendo questi due dubbi, ho voluto chiedere a voi esperti.

Ciao e buoni voli

[fabiovitti]

Ti rispondo solo al primo punto.
I fenomeni aerodinamici sono molto complicati da studiare.
Si tratta di fenomeni variabili nel tempo e legati a molte variabili in gioco (densità del fluido, temperatura, pressione, viscosità dell'aria...)

In tutti i campi scientifici si tende a spezzare un problema complesso in problemi più semplici per i quali cercare soluzioni matematiche applicabili SEMPRE, indipendentemente dalla variabilità che il fenomeno può avere nel tempo.

Se così non si facesse non si riuscirebbe ad arrivare a delle soluzioni matematiche (e quindi universalmente riconosciute da tutto il mondo scientifico).

Pertanto in galleria del vento si cerca di assumere come ipotesi di base che il flusso sia di un certo tipo e con caratteristiche ben precise perchè così sono applicabili equazioni matematiche ai valori che vengono riscontrati.

Nella realtà il fenomeno studiato in galleria del vento si andrà a combinare con altri fenomeni non controllabili, ma almeno si è in grado di apportare delle modifiche sull'aereo ( o sull'auto)per la parte che si conosce matematicamente.

Del resto se così non fosse una macchina di formula uno PERFETTA si sarebbe costruita da tempo visto che non è la capacità di calcolo che manca oggi con i moderni computer).

Spero di essere stato chiaro.

[Camaleont]

Originalmente inviato da fabiovitti

Ti rispondo solo al primo punto.
I fenomeni aerodinamici sono molto complicati da studiare.
Si tratta di fenomeni variabili nel tempo e legati a molte variabili in gioco (densità del fluido, temperatura, pressione, viscosità dell'aria...)

In tutti i campi scientifici si tende a spezzare un problema complesso in problemi più semplici per i quali cercare soluzioni matematiche applicabili SEMPRE, indipendentemente dalla variabilità che il fenomeno può avere nel tempo.

Se così non si facesse non si riuscirebbe ad arrivare a delle soluzioni matematiche (e quindi universalmente riconosciute da tutto il mondo scientifico).

Pertanto in galleria del vento si cerca di assumere come ipotesi di base che il flusso sia di un certo tipo e con caratteristiche ben precise perchè così sono applicabili equazioni matematiche ai valori che vengono riscontrati.

Nella realtà il fenomeno studiato in galleria del vento si andrà a combinare con altri fenomeni non controllabili, ma almeno si è in grado di apportare delle modifiche sull'aereo ( o sull'auto)per la parte che si conosce matematicamente.

Del resto se così non fosse una macchina di formula uno PERFETTA si sarebbe costruita da tempo visto che non è la capacità di calcolo che manca oggi con i moderni computer).

Spero di essere stato chiaro.

Sei stato assolutamente chiaro...grazie mille :o
ti chiedo una curiosità visto che sembra tu sia del settore....ma un approccio opposto, usando un flusso turbolento, nessuno lo ha mai provato? :eek:

[fabiovitti]

Il flusso turbolento si utilizza anche, ma ha poco senso mescolare i fenomeni (flusso laminare e turbolento) perchè poi non si arriverebbe a conclusioni matematiche universalmente riconosciute.
Inoltre le equazioni cambiano di parecchio da laminare a turbolento.

E' un po' come i tre principi della fisica, valgono se non ci sono perturbazioni esterne e se non si considera l'attrito altrimenti col cavolo che un corpo mantiene il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché una forza non agisce su di esso.
Oppure che ad ogni azione ne corrisponde una uguale e contraria e così via.

[Camaleont]

Originalmente inviato da fabiovitti

Il flusso turbolento si utilizza anche, ma ha poco senso mescolare i fenomeni (flusso laminare e turbolento) perchè poi non si arriverebbe a conclusioni matematiche universalmente riconosciute.
Inoltre le equazioni cambiano di parecchio da laminare a turbolento.

E' un po' come i tre principi della fisica, valgono se non ci sono perturbazioni esterne e se non si considera l'attrito altrimenti col cavolo che un corpo mantiene il proprio stato di quiete o di moto rettilineo uniforme, finché una forza non agisce su di esso.
Oppure che ad ogni azione ne corrisponde una uguale e contraria e così via.

Giusto per capirne ancora un pò....molti che volano all'interno di palestre sanno benissimo che alcuni aerei che volano bene indoor non riescono a volare in maniera decente all'esterno...per cui qualche parametro (turbolenza?) dovrà pur influenzare il comportamento di questi profili nelle due condizioni....
Un ingegnere come fa a decidere che condizioni usare in fase di test quindi?

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[fabiovitti]

Per studiare i fenomeni fisici si utilizzano spesso modelli in scala.
Lo studio di modelli in scala è legato a dei valori detti numeri adimensionali (cioè sono numeri puri senza dimensione).
Questi numeri fondamentalmente sono quattro: il numero di Reynold, il numero di Prandtl, il numero di Mach ed il numero di Froude.
Ogni numero è stato formulato in modo tale da 'PORRE L'ACCENTO' su un certo aspetto che presenta il fenomeno aerodinamico che si vuole studiare.

Ad es per come è formulato il N. di Reynold, esso si lega alle dimensioni fisiche del modello, per come è formulato il numero di Mach esso si lega alle velocità che dovrà avere il modello, i numeri di Prandtl e Froude considerano fenomeni viscosi e turbolenti.

L'utilità di questi numeri è che sia nel caso reale sia nel caso riprodotto saranno uguali, pertanto le equazioni matematiche che applico al caso riprodotto daranno le stesse soluzioni anche nel caso reale.

Quindi fare un esperimento in scala non vuol dire soltanto prendere una cosa e ridurla geometricamente, ma fare in modo che i numeri adimensionali siano gli stessi nel caso reale e nel caso riprodotto.

Quindi per un modellino, se tu volessi fare un esperimento VERO in scala, oltre alle dimensioni e all'aspetto geometrico dovresti poter modulare anche valori fisici come la pressione la temperatura e, a volte, la viscosità stessa del fluido in cui si muove il modello.

Al contrario i nostri modelli volano nella stessa aria in cui volano i loro fratelli maggiori.

Per farti un esempio considera che un moscone vola perchè per lui e le sue dimensioni, l'aria appare alle sue ali come un fluido più denso tipo olio.

Se io facessi un aereo con il carico alare che presenta un moscone (che è molto elevato) non riuscirei mai a volare in aria, ma in un fluido più denso si.

Pensa anche agli aliscafi, tonnellate di nave sollevate da ali non eccessivamente grandi che non vanno ad elevate velocità (rispetto ad un aereo) ma il fatto di viaggiare in acqua (mille volte più densa dell'aria) permette di sviluppare una portanza mostruosa

[fabiovitti]

Ho visto ora che ci sono due discussioni Gemelle che vanno su binari paralleli.
Io continuo a rispondere qui, se qualche moderatore riesce a raggrupparle sarebbe meglio.
Grazie

[mucchino]

Originalmente inviato da fabiovitti

Per studiare i fenomeni fisici si utilizzano spesso modelli in scala.
Lo studio di modelli in scala è legato a dei valori detti numeri adimensionali (cioè sono numeri puri senza dimensione).
Questi numeri fondamentalmente sono quattro: il numero di Reynold, il numero di Prandtl, il numero di Mach ed il numero di Froude.
Ogni numero è stato formulato in modo tale da 'PORRE L'ACCENTO' su un certo aspetto che presenta il fenomeno aerodinamico che si vuole studiare.

Ad es per come è formulato il N. di Reynold, esso si lega alle dimensioni fisiche del modello, per come è formulato il numero di Mach esso si lega alle velocità che dovrà avere il modello, i numeri di Prandtl e Froude considerano fenomeni viscosi e turbolenti.

L'utilità di questi numeri è che sia nel caso reale sia nel caso riprodotto saranno uguali, pertanto le equazioni matematiche che applico al caso riprodotto daranno le stesse soluzioni anche nel caso reale.

Quindi fare un esperimento in scala non vuol dire soltanto prendere una cosa e ridurla geometricamente, ma fare in modo che i numeri adimensionali siano gli stessi nel caso reale e nel caso riprodotto.

Quindi per un modellino, se tu volessi fare un esperimento VERO in scala, oltre alle dimensioni e all'aspetto geometrico dovresti poter modulare anche valori fisici come la pressione la temperatura e, a volte, la viscosità stessa del fluido in cui si muove il modello.

Al contrario i nostri modelli volano nella stessa aria in cui volano i loro fratelli maggiori.

Per farti un esempio considera che un moscone vola perchè per lui e le sue dimensioni, l'aria appare alle sue ali come un fluido più denso tipo olio.

Se io facessi un aereo con il carico alare che presenta un moscone (che è molto elevato) non riuscirei mai a volare in aria, ma in un fluido più denso si.

Pensa anche agli aliscafi, tonnellate di nave sollevate da ali non eccessivamente grandi che non vanno ad elevate velocità (rispetto ad un aereo) ma il fatto di viaggiare in acqua (mille volte più densa dell'aria) permette di sviluppare una portanza mostruosa

Attenzione: al moscone, l' aria gli appare esattamente come appare a noi o ad un aeroplano.
La famosa frase "il calabrone non può volare ma lo fa ugualmente e lui non lo sa ecc ecc..." è una grandissima cazzata . Questo paradosso non esiste, è una cosa che scaturisce dall' applicazione approssimativa ed errata di alcune leggi fisiche, o dalla considerazione del solo carico alare, che porta inevitabilmente a pensare che la densità dell' aria appaia diversa ad un insetto.

La realtà è che un calabrone non vola planando come fa l' aliante, ma è costretto a sbattere le ali per farlo.
Il calabrone sa perfettamente che vola solamente se sbatte le ali, di certo non si sogna minimamente di lanciarsi in una planata a qualche m/s di velocità avendo una corda alare media di qualche millimetro, per di più in un fluido che è appena più pesante di una scoreggia.
Allora cosa fa? Sbatte le ali e incrementa terribilmente la velocità con cui le sue ali attraversano l' aria.

Le equazioni generali che si usano in aerodinamica funzionano perfettamente sia nel piccolo che nel grande, basta darle in mano a gente che sa analizzare le differenze meccaniche di una mosca rispetto ad un aliante.
L' "aria" è l' aria per noi come per le mosche, come per le nostre unghie o per i nostri capelli.
Il meccanismo di volo di un insetto non è quello di un uccello in planata o di un aliante, questo è quello che fa la differenza. Ci sono numerosi articoli che risalgono ai primi anni del 2000 che spiegano le differenze di meccaniche di volo degli insetti con tanto di simulazioni e calcoli.

[fabiovitti]

Intendevo dire che nelle equazioni di Navier Stokes quando le dimensioni sono su scala molto piccola i fenomeni viscosi prevalgono sulla parte lineare delle equazioni che di solito si usano per trovare le soluzioni applicate in aeronautica generale.
Comunque non voglio fare il professore a nessuno.
Si prende un testo universitario di aerodinamica, si studiano le equazioni differenziali e si arriva ai concetti che ho sommariamente esposto.

L'esempio del moscone, per come lo interpretano in molti, magari non era l'esempio più calzante.

Non è esclusivamente questione di meccanica del movimento alare, vedi le tavole da hydrosurf, prova a fare un aeromodello con le ali di quelle dimensioni che ha la pinna della tavola e con quella geometria che alla velocità a cui va la tavola ti sollevi 100 kg.

In questo caso la differenza la fà la densità del fluido in cui il corpo si muove.

[mucchino]

Originalmente inviato da fabiovitti

Intendevo dire che nelle equazioni di Navier Stokes quando le dimensioni sono su scala molto piccola i fenomeni viscosi prevalgono sulla parte lineare delle equazioni che di solito si usano per trovare le soluzioni applicate in aeronautica generale.
Comunque non voglio fare il professore a nessuno.
Si prende un testo universitario di aerodinamica, si studiano le equazioni differenziali e si arriva ai concetti che ho sommariamente esposto.

L'esempio del moscone, per come lo interpretano in molti, magari non era l'esempio più calzante.

Non è esclusivamente questione di meccanica del movimento alare, vedi le tavole da hydrosurf, prova a fare un aeromodello con le ali di quelle dimensioni che ha la pinna della tavola e con quella geometria che alla velocità a cui va la tavola ti sollevi 100 kg.

In questo caso la differenza la fà la densità del fluido in cui il corpo si muove.

Sulla tavola da hydrosurf non ci son dubbi

...e ora anche sul resto...