Cizallamiento por Fricción
Introducción
La resistencia por fricción superficial es un tipo de resistencia aerodinámica que se ejerce sobre un objeto que se mueve en un fluido. La resistencia por fricción superficial está causada por la viscosidad de los fluidos y evoluciona de resistencia laminar a turbulenta a medida que un fluido se desplaza sobre la superficie de un objeto. La resistencia por fricción superficial se expresa generalmente en términos del número de Reynolds, que es la relación entre la fuerza de inercia y la fuerza viscosa.
La resistencia total puede descomponerse en un componente de resistencia por fricción superficial y un componente de resistencia por presión, donde la resistencia por presión incluye todas las demás fuentes de resistencia , incluida la resistencia inducida.[1] En esta conceptualización, la resistencia inducida por la sustentación es una abstracción artificial, parte del componente horizontal de la fuerza de reacción aerodinámica. Alternativamente, la resistencia total puede descomponerse en un componente de resistencia parásita y un componente de resistencia inducida por la sustentación, donde la resistencia parásita son todos los componentes de la resistencia excepto la resistencia inducida por la sustentación. En esta conceptualización, la resistencia por fricción superficial es un componente de la resistencia parásita.
Flujo y efecto sobre la fricción superficial
El flujo laminar sobre un cuerpo se produce cuando las capas del fluido se mueven suavemente unas junto a otras en líneas paralelas. En la naturaleza, este tipo de flujo es poco frecuente. A medida que el fluido fluye sobre un objeto, aplica fuerzas de fricción a la superficie del objeto que impiden el movimiento hacia delante del objeto; el resultado se denomina resistencia por fricción superficial. La resistencia por fricción superficial suele ser el principal componente del resistencia parásita sobre los objetos en un flujo.
El flujo sobre un cuerpo puede comenzar siendo laminar. A medida que un fluido fluye sobre una superficie, las tensiones de cizallamiento dentro del fluido frenan las partículas de fluido adicionales, haciendo que la capa límite aumente de espesor. En algún punto a lo largo de la dirección del flujo, éste se vuelve inestable y se convierte en turbulento. El flujo turbulento presenta un patrón de flujo fluctuante e irregular que se hace evidente por la formación de vórtices. Mientras la capa turbulenta crece, el espesor de la capa laminar disminuye. Esto da lugar a una capa límite laminar más fina que, en relación con el flujo laminar, deprecia la magnitud de la fuerza de fricción a medida que el fluido fluye sobre el objeto.