• Author / Uploaded
• Diego Bravo

Citation preview

UNIVERSIDAD NACIONAL MAYOR DE SAN MARCOS FACULTAD DE FISICA DEPARTAMENTO ACADEMICO DE INGENIERIA MECANICA DE FLUIDOS

A. ASIGNATURA: PROFESOR : CLASES : CREDITOS :

AERODINAMICA I (132H32) M.Sc. Ing. EMILIO ALVARADO TORRES 5 horas semanales 4

B. PRE- REQUISITO Capa Límite y Flujo Potencial.

C. JUSTIFICACIÓN Es necesario que el futuro ingeniero Mecánico de Fluidos conozca los principios, el comportamiento y los desarrollos Matematicos relacionados con los fluidos cuando interactúan con contorno de cuerpos.

D. OBJETIVO El curso tiene por objeto demostrar y enseñar los principios aerodinámicos y acercar al alumno a la solución de problemas aerodinámicos.

E. METODOLOGIA Dentro del desarrollo del curso se proporcionara al alumno: a) La historia de la aerodinámica, los principios básicos y la información necesaria para solucionar un problema de aerodinámica b) Métodos y procedimientos Matematicos utilizados en los problemas aerodinámicos c) Aplicaciones y usos de la aerodinámica d) Una introducción al diseño aerodinámico e) Resultados y referencias de ensayos en túneles de viento f) Resultados y referencias experimentales reales.

F. PROGRAMA DEL CURSO

Capítulo I

Generalidades y principios básicos

Introducción definición y objetivo a la aerodinámica. La atmosfera, la atmosfera estándar Internacional (ISA). La variación de la temperatura, presión y densidad con la altura barométrica, el movimiento de la masa atmosférica, la masa de aire, el viento: dirección e intensidad, la turbulencia, Métodos teóricos y experimentales en Aerodinámica. Es necesario que el alumno realice una revisión de la ecuación del movimiento de los fluidos; continuidad, continuidad comprensible, el efecto de compresibilidad, la velocidad del sonido, la ecuación de Bernoulli comprensible, mediciones de velocidad en baja y alta velocidad, corrección de la velocidad del aire,. El principio del momento lineal, el efecto viscoso, la capa límite. La capa limite laminar, la capa limite turbulenta, la separación del flujo. Los principales elementos, partes, componentes, conjuntos, equipos de una aeronave. Los requerimientos para el vuelo de las aeronaves. Ejemplos.

Capitulo II

Teoría de los perfiles aerodinámicos

La teoría de los perfiles, características geometría de los perfiles. Coeficiente de presión. Fuerzas aerodinámicas y momentos aerodinámicos en los perfiles. Familia de perfiles. Características importantes en los perfiles: curva sustentación vs. Angulo de ataque c1 vs. α, . polar de resistencia curva sustentación vs. Resistencia cd vs. c ¿ , curca de momento de cabeceo cm vs. c1 o cm vs. α. Distribución de presiones en un perfil. El efecto de compresibilidad. El efecto del número de Reynold. Diseño de perfiles. Métodos. Ejemplos.

Capitulo III

Flujo irrotacional de los fluidos perfectos y flujo axialsimetrica.

Variables complejas y transformaciones conformes para el estudio de los perfiles aerodinámicos. El teorema de Kutta-Joukoswki. Definición de flujo irrotacional. Flujo irrotacional plano. Ecuación de Heelmholz. Ecuación de Laplace. Circulación de las velocidades. Flujos irracionales simples en dos dimensiones. Método de superposición de más flujos. Ecuaciones de Blasius. Teorema del círculo. Método de las imágenes. Ejemplos .

Capitulo IV

Ala de envergadura infinita a ala de envergadura finita.

Aerodinámica bidimensional. Ala de envergadura infinita . esquema de flujo sobre un ala de envergadura infinita, hilo vorticoso, circulación. Teoría de la línea sustentadora. Teorema de Helmholtz. Ley adicional de Kelvin. Aerodinámica trimensional. Ala de envergadura finita. Definiciones y propiedades del ala. Representación elemental del ala: circulación y downwash. Esquema del flujo sobre un ala de envergadura finita. La ecuación fundamental del ala. Angulo de resistencia inducida. Método de Glawert. Sustentación del ala de envergadura finita. Resistencia del ala de envergadura finita. Ala de distribución elíptica de circulación. Integral de la Poisson. Método de Pascualini. El método de los paneles. Ejemplos.

Capitulo V

La teoría del Ala.

Definiciones y propiedades del Ala. Circulación, downwash, sustentación y resistencia inducida. Evaluación del factor de eficiencia de envergadura (e) . centro aerodinámica: características de perdida, el efecto de la planta alar y la torsión, la relación de aspecto (A), el angulo de barrido. Los dispositivos de control de la perdida: de borde de ataque y de borde de fuga. Dispositivos hiper-sustentadores, spoilers (corte de la sustentación), frenos aerodinámicos. Sustentación inducida por extensión ddel flap antes de la perdida. Máximo coeficiente de sustentación con dispositivos hipersustentadores. El efecto de la compensación en la máxima sustentación. El efecto del spoilet y las frenos aerodinámicas. El rendimiento aerodinámico, coeficiente de Oswald, métodos para el calculo de la sustentación y resistencia del ala. Ejemplos.

Capitulo VI

Resistencia hidrodinámica. Hélice y timon

Resistencias que se oponen a los movimientos en ele agua, fricción directa por formación de olas, resistencia de la carena, efectos de la superficie, resistencia opuesta por el aire, resistencias accidentales, resistencias de la propulsión. Hélice, definiciones, resbalamiento, calculo de la hélice, cavitación, timon,efecto del timon, capacidad evolutiva. Ejemplos.

Capitulo VII

Nocion de aerodinámica experimental

Propósito de los ensayos. Medios de ensayo. Toberas convergentes de tuneles subsónicos. Medición de las fuerzas y balanzas aerodinámicas. Medición de las presiones. Medición de velocidades. Observación de los fluidos por visualización. Problemas particulares a elección.

Temas adicionales que son tratados Método de los paneles en tres dimensiones aplicado a las alas de envergadura finita: Métodos de los paneles utilizando una distribución en forma de doblete. Método de las singularidades internas. Método de las singularidades sobre la superficie del ala. Distribución de los paneles sobre el ala. Velocidad inducida por una distribución de fuentes. Velocidad inducida por un torbellino en herradura y una fuente de línea uniforme.

Proyecto de diseño aerodinámico El proceso del diseño aerodinámico. Ejemplo de la evolución de la misión específica y su relación con el dimensionado y el diseño preliminar. Planteamiento del problema los requerimientos (tipo de aeronave, y las especificaciones). Dimensionado preliminar de un avión. Calculo básico (peso vacío, peso máximo, peso de combustible. Diseño de la configuración preliminar a partir de los cálculos. Elección del tipio de perfil. Elección del tipo de planta Alar. Elección del tipo de planta de poder. Otras selecciones del diseño (tipo de ala, hipersustentadores, volumen de cola. Tipo de tren etc.) . Diseño final, cálculo de las velocidades. Selección del tipo de estructura que satisfaga los requerimientos aerodinámicos del diseño. Estimación del costo. Ejercicios.

G. EVALUACION Promedio final = 2* Ex. Parcial + 2* Ex. Final + (2* p practicas + trabajo practico + asistencia a clase + cuadernos del curso escrito y con dibujo).

H. BIBLIOGRAFIA Aerodinámica Aerodynamic Airplane design Airplane Aerodinamic and performance Airplane Design Aerodinamique subsonique Teoria del buque Elementos de arquitectura naval Apuntes de clase

C.Ordoñez Romero Carmona K. D. Wood Jan Roskan Jan Roskan Ian Paraschivoiu Antonio Bolnilla Antonio Mendelli E. Alvarado T.