Revisão de fluxos turbulentos
Introdução
Em geral
Arrasto de fricção superficial é um tipo de resistência aerodinâmica exercida sobre um objeto em movimento em um fluido. A resistência ao atrito da pele é causada pela viscosidade dos fluidos e evolui de resistência laminar para turbulenta à medida que um fluido se move sobre a superfície de um objeto. A resistência ao atrito da pele é geralmente expressa em termos do número de Reynolds, que é a razão entre a força inercial e a força viscosa.
O arrasto total pode ser decomposto em um componente de arrasto de fricção superficial e um componente de arrasto de pressão, onde o arrasto de pressão inclui todas as outras fontes de arrasto, incluindo o arrasto induzido. Nesta conceituação, o arrasto induzido pela sustentação é uma abstração artificial, parte do componente horizontal da força de reação aerodinâmica. Alternativamente, o arrasto total pode ser decomposto em um componente de arrasto parasita e um componente de arrasto induzido por sustentação, onde o arrasto parasita são todos os componentes de arrasto, exceto o arrasto induzido por sustentação. Nesta conceituação, a resistência ao atrito da pele é um componente da resistência parasitária.
Fluxo e efeito no atrito da superfície
O fluxo laminar sobre um corpo ocorre quando camadas de fluido se movem suavemente umas sobre as outras em linhas paralelas. Na natureza, esse tipo de fluxo é raro. À medida que o fluido flui sobre um objeto, ele aplica forças de atrito à superfície do objeto que impedem o movimento do objeto para frente; O resultado é chamado de resistência ao atrito superficial. O arrasto por fricção superficial é geralmente o principal componente do arrasto parasita em objetos em um fluxo.
O fluxo sobre um corpo pode começar a ser laminar. À medida que um fluido flui sobre uma superfície, as tensões de cisalhamento dentro do fluido desaceleram as partículas adicionais do fluido, fazendo com que a espessura da camada limite aumente. Em algum ponto ao longo da direção do fluxo, o fluxo se torna instável e turbulento. O fluxo turbulento apresenta um padrão de fluxo flutuante e irregular que é evidente pela formação de vórtices. À medida que a camada turbulenta cresce, a espessura da camada laminar diminui. Isto resulta em uma camada limite laminar mais fina que, em relação ao fluxo laminar, deprecia a magnitude da força de atrito à medida que o fluido flui sobre o objeto.