Instituto Politécnico Nacional

Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingenierías Campus

Guanajuato

Materia: Aerodinámica

Alumno: Hernández Arrona Juan David

Practica: Coeficientes Aerodinámicos

5AM1

Practica #4

Coeficientes Aerodinámicos de un Perfil

Objetivos:

Obtener experimentalmente los coeficientes de resistencia al avance y de levantamiento de un

perfil para diversos ángulos de ataque a una determinada velocidad del viento.

Equipo y material:

- Generador de viento.

- Túnel de viento.

- Manómetro diferencial.

- Tubo pitot.

- Carro soporte.

- Medidor de resistencia al Avance.

- Medidor de levantamiento.

- Perfil leybold de 225 mm de cuerda por 145 mm de envergadura

- Nivel de burbuja.

Marco teórico

Las fuerzas aerodinámicas que experimenta un perfil son originadas por:

1.- Distribución de presiones alrededor del perfil.

2.- Distribución de fuerzas de difracción sobre la superficie del perfil.

Como resultado de lo anterior se tiene una resultante aerodinámica y un momento, la resultante

se descompone en dos proyecciones:

Una perpendicular la dirección del viento relativo V que se llama levantamiento.

La otra proyección que es paralela al viento relativo que se llama resistencia al avance (D).

También se ve que al ángulo del viento relativo se le simboliza con la letra griega y se llama ángulo

α de ataque.

Se tienen tres coeficientes aerodinámicos definidos por:

Coeficiente de levantamiento.

CL: coeficiente de levantamiento.

q: presión dinámica.

S: Superficie alar (cuerda x Envergadura)

Coeficiente de resistencia al avance.

CD : Coeficiente de resistencia al avance.

q: presión dinámica.

S: Superficie alar (cuerda x Envergadura)

Coeficiente de momento.

Donde:

M: momento

C: cerda del perfil.

q: presión dinámica.

S: Superficie alar (cuerda x Envergadura).

Al cociente

se le conoce como eficiencia aerodinámica o fineza y se presenta con la letra

griega β.

Desarrollo:

1.- Determinar las condiciones ambientales.

Se debe efectuar lecturas en los instrumentos (barómetro. Termómetro e higrómetro) antes de

iniciar y al finalizar los experimentos, anotando los valores en la tabla siguiente:

Temperatura ambiente: 23°c

Presión barométrica:

Humedad relativa: 38%

Con los valores promedio obtenidos se debería calcular la densidad del aire en el laboratorio

utilizando las formulas que se indican en el apéndice 2.

Densidad del aire en el laboratorio:

2.- Determinación de coeficientes aerodinámicos para la velocidad alta.

Apagar el generador de viento y sin mover la perilla de control de revoluciones del generador de

viento colocar el perfil y el medidor de levantamiento y montar el quipo. Teniendo extremo

cuidado al manipular las varillas de soporte de perfil. A continuación desde -4° hasta 15° t

registrando los resultados en la tabla siguiente:

Angulo de ataque levantamiento Cl=L/(qS) resistencia al avance Cd=D/(qS)

α N Kg N Kg

-4 -0.5 -0.0509684 -

0.19309117 0.3 0.03027245 0.1158547

-2 -0.5 -0.0509684 -

0.19309117 0.3 0.03027245 0.1158547

0 0 0 0 0.3 0.03027245 0.1158547

2 0.25 0.0254842 0.09654559 0.3 0.03027245 0.1158547

4 0.4 0.04077472 0.15447294 0.4 0.04036327 0.15447294

6 0.5 0.0509684 0.19309117 0.4 0.04036327 0.15447294

8 0.7 0.07135576 0.27032764 0.4 0.04036327 0.15447294

10 0.8 0.08154944 0.30894587 0.5 0.05045409 0.19309117

12 0.8 0.08154944 0.30894587 0.6 0.0605449 0.2317094

14 0.9 0.09174312 0.34756411 0.6 0.0605449 0.2317094

Realizar las graficas CL vs α, CD vs α y CL Vs. CD. Indicando el numero de Reynolds para el cual

son validas.

Número de Reynolds: 135.90755

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

0.4

0.6

0.8

1

-5 0 5 10 15

Cl vs Angulo de ataque

Cl vs Angulo de ataque

0

0.05

0.1

0.15

0.2

0.25

-5 0 5 10 15

CD vs Angulo de ataque

CD vs Angulo de ataque

Cuestionario.

1.- Explique los fenómenos físicos que hacen posible el esquí acuático y el vuelo del papalote.

El papalote vuela gracias a la fuerza del aire, al tirar de la cuerda estamos haciendo que el aire

choque contra la superficie del papalote ejerciendo una fuerza hacia arriba, como dice la tercera

ley de newton ejercerá una fuerza en sentido opuesto, al chocar el aire hace que el papalote se

eleve y mantenga su vuelo mientras el flujo choque con la superficie inferior del papalote.

Ahora en el esquí acuático pasa algo similar ahora el fluido es el agua al momento de ser

remolcado o jalado la persona sobre los esquís, este hace que el flujo choque con la superficie

inferior de los esquís provocando una fuerza de sustentación sobre el sujeto que esta arriba de los

esquís.

2.- ¿Es posible que dos cuerpos como los de la figura tengan la misma resistencia al avance? Si es

así escriba un ejemplo.

No porque el perfil tiene más superficie de contacto con el fluido esto generaría mas arrastre

-0.3

-0.2

-0.1

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0 0.05 0.1 0.15 0.2 0.25

Cl vs CD

Cl vs CD

3.- Demuestre que el punto de tangencia de una recta que pasa por el origen, indica la relación

4.- Un perfil NACA 4418 tiene una cuerda igual a 50 cm. Se coloca al perfil en una corriente de

viento cuya velocidad es igual a 65.5 m/s y se registra un levantamiento por unidad de

envergadura igual a 1240 N/m. Determine el valor del ángulo de ataque y la resistencia al

avance por unidad de envergadura. (El experimento se realiza a condiciones del nivel del mar).

Si tomamos la envergadura de un metro entonces tendíamos que la superficie alar es de 5 m2

Entonces tenemos que la formula de levantamiento nos queda:

Despejando el coeficiente de levantamiento tenemos:

Ahora obtenemos el nuero de Reynolds:

Después en tablas podemos buscar con el número de Reynolds y el coeficiente de

levantamiento y el perfil en tablas podremos encontrar el ángulo de ataque

α = 4.3°

Conclusiones

En esta practica pudimos observar como variando el ángulo de ataque podemos tener un cierto

coeficiente de levantamiento como también un coeficiente de arrastre pudiendo observar lo que

era que para cada ángulo de ataque hay un coeficiente de levantamiento, también graficando los

datos darnos cuenta de cómo era el comportamiento del levantamiento o de la resistencia al

avance con respecto al ángulo de ataque y observar en que parte o a que ángulo el perfil entraba

en perdida de levantamiento.