Laboratorio de Mecánica de Fluidos IIPráctica 4

Coeficiente de Sustentabilidad

Datos obtenidos en la práctica:

v1 [m/s] 10

v2 [m/s] 16

aire [kg/m3] 1.2

Aperfil [m2] 0.01664

Tabla 1. Parametros a utilizar

Prueba 1

Fuerza de Arrastre FD [N]

Fuerza de Sustentación

FL [N]

0 0.06 0

5 0.06 0.8

10 0.08 0.615 0.185 0.5520 0.29 0.5225 0.4 0.6830 0.5 0.79Tabla 2. Prueba 1, con v = v 1

Prueba 2

Fuerza de Arrastre FD [N]

Fuerza de Sustentación

FL [N]

0 0.11 0

5 0.125 0.8

10 0.17 1.5315 0.435 1.3520 0.69 1.425 0.9 1.6530 1.26 1.98Tabla 3. Prueba 2, con v = v 2

Ecuaciones y análisis dimensional:

CD=F D

12v2· ρaire · A perfil

CL=F L

12v2 · ρaire · Aperfil

CD ,CL=N

(ms )2

·kgm3·m2

= Nm2

s2·kgm3·m2

=

kg·m

s2

kg·m4

s2 ·m3

=

kg·m

s2

kg·ms2

=1

Por lo que se demuestra que los coeficientes de arrastre y de sustentabilidad son adimensionales.

Cálculo del coeficiente de arrastre y sustentación:Prueba 1, primer renglon de la Tabla 2.

CD=0.06

12102 ·1.2 ·0.01664

=0.0601

CL=0 , ya que =0

Para los demas valores tenemos los siguientes resultados:Resultados Prueba 1

CD CL

0.0601 0.00000.0601 0.80130.0801 0.60100.1853 0.55090.2905 0.52080.4006 0.68110.5008 0.7913

Tabla 4. Resultados de la Prueba 1

Prueba 2, primer renglón de la Tabla 3.

CD=0.11

12162 ·1.2·0.01664

=0.430

CL=0 , ya que =0

Para los datos restantes:Resultados Prueba 2

CD CL

0.0430 0.00000.0489 0.31300.0665 0.59860.1702 0.52820.2700 0.54780.3521 0.64560.4930 0.7747

Tabla 5. Resultados de la Prueba 2Gráficos

0 5 10 15 20 25 30 350.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0.7000

0.8000

0.9000

Coeficiente de Arrastre

Coeficiente de Sustentabilidad

a

CD

/ C

L

Gráfica 1. CD y CL vs. Prueba 1

0 5 10 15 20 25 30 350.0000

0.1000

0.2000

0.3000

0.4000

0.5000

0.6000

0.7000

0.8000

0.9000

Coeficiente de Arrastre

coeficiente de Sustentabilidad

a

CD

/ C

L

Gráfica 2. CD y CL vs. Prueba 2Conclusiones

Lo que principalmente se observa en esta práctica, es el hecho de que al ir variando el ángulo en el que ataca el fluido al perfil los coeficientes de sustentación y de arrastre varían, en algún punto se tendrá un máximo para estos coeficientes. El diseño de perfiles aerodinámicos tiene que tomar en cuenta estos coeficientes de acuerdo a su fin, en un automóvil no queremos que exista coeficiente de sustentación o que éste sea el mínimo, mientras que el de arrastre necesitaremos que también sea mínimo, tendiendo ambos a ser nulos. En el caso de aeronaves lo que intentaremos es aumentar el coeficiente de sustentación y reducir el de arrastre para un mejor desempeño del motor. Aumentando la superficie con elementos como los flaps podremos reducir algunos fenómenos que se presentan en la superficie de un perfil aerodinámico conforme se va desprendiendo la capa límite.