Determinação do arrasto total em perfil aerodinâmico

DETERMINAÇÃO DO ARRASTO TOTAL EM PERFIL AERODINÂMICO

1. INTRODUÇÃO

Um corpo de qualquer forma, quando imerso em um fluido em escoamento, fica sujeito a forças e momentos (White, 1986). Estas forças são três: o arrasto, que age numa direção paralela à direção da corrente livre, e duas forças de sustentação, que agem em direções ortogonais. A atuação destas forças no corpo causa momentos, conforme ilustra a Fig. 1. O experimento apresentado neste documento enfocará apenas a força de arrasto, representada por D. Na sua forma adimensional, a força de arrasto é expressa pelo coeficiente de arrasto, CD, que é a razão entre D e uma força característica associada à pressão dinâmica da corrente livre, (1/2 ρU2), sendo ρ a densidade e U a velocidade da corrente livre. O coeficiente de arrasto é, então:

[pic] (1)

O fator (1/2) é um tradicional tributo a Euler e a Bernoulli. A área característica do corpo, A, poderia ser igual a L2 (L é a dimensão linear característica do número de Reynolds), mas é usual encontrá-la definida como:

i) A = Área Frontal – é a projeção da área em um plano perpendicular à direção da corrente livre (é a área “vista” pela corrente livre). É frequentemente utilizada para corpos ‘rombudos’ ou não-delgados, como esferas, cilindros, carros, mísseis, etc, ou ii) A = Área de Topo – é a projeção da área no plano paralelo à corrente livre (é a vista de topo). É utilizada para corpos delgados, como perfis de asa e hidrofólios, ou mesmo iii) A = Área Molhada – é a área total de contato do corpo com o fluido, costumeiramente utilizada para superfícies de cascos de embarcações.

Sabe-se que, em escoamentos com baixa velocidade, o coeficiente de arrasto de um corpo é uma função apenas do número de Reynolds:

[pic] (2)

sendo o número de Reynolds definido em termos da velocidade da corrente livre, U, e de um comprimento característico do corpo, L. Esta dimensão característica do corpo pode ser a corda (dimensão transversal) ou o