Sustentacion normalizada intenta ser…

1. La Ecuación de Sustentación Normalizada como una Alternativa a la Actual Aerodinámica Compartimentalizada. Fecha de la presentacion: 10 Octubre 2012 Presentador: Felipe Burgers – UNLP, 1975-1984

3. Sustentacionnormalizadaintenta ser… • - una re-interpretacion del coefficient de sustentacion • facil de aplicar a variostipos de alas (ej. batientes) y rotores (ej. helices) • Sustentacionnormalizadano intenta serunanueva • explicacionsobre la generacion de la sustentacion.

4. DiferentesSistemasSustentadores y de Empuje Letters to Nature Nature399, 60-62 (6 May 1999) The wing of Archaeopteryx as a primary thrust generator Phillip Burgers & Luis M. Chiappe

5. La ecuacion de sustentacion actual Ala fija Cilindro en effecto Magnus Helice Sustentacion de alas batientes

6. Una re-interpretacion de la ecuacion de sustentacion… L=(½·ρ·v2)·CL·Sref L = q·CL·Sref L=(½·v2)·ρ·LN·Sref L = e·ρ·LN·Sref

7. Ecuacion de sustentacion usando sustentacion normalizada LN L = e·ρ·LN·Sref

8. Sustentacion normalizada LN

9. donde … • trabajo del sistema de sustentacion ejercido sobre el campo fluido-dinamico • - energia cinetica “e” total poseida por el sistema mientras genera sustentacion L. • “n” es el numero de fuentes de energia cinetica del sistema que genera sustentacion L. • - Sustentacion normalizada LN es trabajo por unidad de energia cinetica del sistema sustentador.

10. Sustentacion Normalizada de Alas Fijas Planeador ½ vhoriz2 ½ vsink2 ½ v2

11. Algunos problemas (personales) con pelotas de Golf y cilindros en efecto Magnus • La curva de sustentacionincrementamonotonicamente. No muestrasignos de entrada en perdida. • Los valores de CLpueden ser comparados en los mismosterminos con un perfilaerodinamico? • - Si la respuestaes “si”, cilindros son capaces de sustentar 17 vecesmasque un perfilaerodinamico. • No se puedecalcularL/Dmax de un cilindro de la informacion de la polar CL vs. CD.

12. CL de Pelotas de Golf y Cilindros en Efecto Magnus Coeficiente de Sustentacion CL Coeficiente de Sustentacion CL Observacion: Experimentos dan un CLmax que excede 25 CL de un cilindro rotatorio CL de una esfera rotatoria

13. Coeficiente de Sustentacion de un Cilindro en Efecto Magnus Using CL and CD, one cannot calculate L/Dmax of a rotating cylinder L/Dmax=?? Perdida = ?? Coeficiente de Sustentacion CL y de Resistencia CD Coeficiente de Sustentacion Coeficiente de Resistencia uT/v Spin parameter

14. Repaso del Concepto detras de la Sustentacion Normalizada • Al incrementar la energia cinetica del avion, disminuye el coeficiente de sustentacion y la sustentacion normalizada. • Al incrementar la energia cinetica de un tubo cilindrico, disminuye la sustentacion normalizada.

15. Coeficiente de Sustentacion de un Cilindro en Efecto Magnus Coeficiente de sustentacion (ref: Reid) CL and LN L/Dmax Cilindro macizo L /D Sustentacion normalizada

16. … que pasa si tenemos un tubo cilindrico? CL LN Sustentacion normalizada par un cilindro macizo Tubo Cilindrico Sustentacion normalizada para un tubo cilindrico

17. Significadofisico • Coeficiente de Sustentacion, CL, es la cargaalar • adimensionalizada con la presiondinamica. • Su significadofisicoeslimitado. • Sustentacionnormalizada,LN, es el costo de generar • sustentacionejerciendotrabajo al campo fluidodinamico • porunidad de energiacinetica del sistema.

18. Empuje Normalizado de una Helice

21. Sustentacion Normalizada de Alas Batientes

22. … el coeficiente de sustentacion requiere conocimiento del campo fluidodinamico

23. … la sustentacion normalizada NO requirere conocimiento del campo fluidodinamico Lift coefficient Normalized lift Comparacion del coeficiente de sustentacion promedio en funcion de la velocidad (teoria cuasi-estacioniaria de C.P. Ellington vs. sustentacion normalizada).

24. Conclusion – Ecuaciones que usan CL y LN CL LN Ala Fija Cilindro en Efecto Magnus Empuje de una Helice Alas Batientes

25. Corolarios • Biomecanicistas e ingenierospuedenahoratener un metodo • de calculocomunparaobtener la sustentacionnormalizada • de alas fijas y batientes, rotores y helices y cilindros y esferas • rotativas.

26. Corolarios • La sustentacionnormalizada de sistemasdisimiles de • sustentacionpuedenahora ser comparadas en base a la • energiacineticaexpendida.

27. Corolarios • Estopermite un intercambioprovechoso entre los campos • de ingenieria y biomecanica.

28. Conclusiones • Coeficiente de Sustentacion • -escomplicado de calcularparacualquiersistema • excepto alas fijas. • - la comparacion de los coeficientes de diferentes • sistemasnotienenjustificacionfisica. • - en muchoscasos, la polar CD vs. CL no expresa la • ocurrencia de la perdida o el valor de L/Dmax.

29. Conclusiones • Sustentacionnormalizada • -esfacil de aplicar a unagranvariedad de sistemas de • sustentacion. • - Puedencompararse los coeficientes de distintos • sistemascomo el costoenergetico de generar • sustentacion

30. Preguntas?

31. Derivation of Normalized Lift from the work-energy theorem Work-energy theorem applied to an inviscid fluid Divide by mass m to convert work W and energy E to specific work w and specific energy e Numerator is specific work exerted on surrounding viscous flow field The total specific kinetic energy of the lifting system Applicable to fixed & flapping wings, propellers & rotors and rotating spheres and cylinders

32. where … • Work exerted by the lifting system on the surrounding flow field • Specific kinetic energy “e” of the lifting or thrust generating device. • “n” is the number of sources of kinetic energy involved during the • generation of the lift L

34. Various Moments of Inertia