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Denominar resistencia aerodinámica, o a cencielles resistencia, a la fuercia que sufre un cuerpu al movese al traviés del aire, y en particular a la componente d'esa fuercia na direición de la velocidá relativa del cuerpu respeuto del mediu. La resistencia ye siempres de sentíu opuestu al de dicha velocidá, polo que davezu se diz d'ella que, de forma análoga a la de resfregón, ye la fuercia que s'opón a la meyora d'un cuerpu al traviés del aire.
De manera más xeneral, pa un cuerpu en movimientu nel senu d'un fluyíu cualesquier, tal componente recibe'l nome de resistencia fluidodinámica. Nel casu de l'agua, por casu, denominar resistencia hidrodinámica.
Al igual que con otres fuercies aerodinámiques, utilícense coeficientes aerodinámicos que representen la efectividá de la forma d'un cuerpu pal desplazamientu al traviés del aire. El so coeficiente acomuñáu ye conocíu popularmente como coeficiente de penetración, coeficiente de resistencia o coeficiente aerodinámicu, siendo esta última denominación especialmente incorreuta yá que esisten delles fuercies aerodinámiques, colos sos respeutivos coeficientes aerodinámicos, y cada unu d'ellos tien un significáu distintu.
La forma en que s'estudia la resistencia aerodinámica presenta delles particularidaes según el campu d'aplicación.
La resistencia total d'un avión en vuelu puede descomponese nes siguientes:
Denominar asina toa resistencia que nun ye función de la sustentación. Ye la resistencia que se xenera por toles pequeñes partes non aerodinámiques d'un oxetu. Ta compuesta por:
Si se considera una ala de valumbu finita, por cuenta de unos torbolinos qu'apaecen nos estremos de l'ala por a la diferencia de presiones ente'l extradós y el intradós, surde la llamada resistencia inducida. Esta resistencia ye función de la sustentación y de ende que sía direutamente proporcional al ángulu d'ataque, mayor sustentación implica mayor resistencia inducida. Ye la resistencia producida como resultáu de la producción de sustentación. Altos ángulos d'ataque, que producen más sustentación, producen alta resistencia inducida.
Fórmula de la resistencia inducida:
Onde (descripción de la variable y unidaes nel Sistema Internacional d'Unidaes):
Coeficiente de la resistencia inducida:
Onde (amás de les variables descrites na fórmula anterior):
La resistencia a la meyora del área de superficie de l'ala de valumbu infinita suel llamase resistencia del perfil. Como resistencia a la meyora de cualquier cuerpu la resistencia del perfil puede estremase na resistencia pura del perfil y la resistencia inducida:
Onde:
El coeficiente de resistencia inducida ye proporcional al coeficiente de sustentación, pa niciar una gran sustentación, l'ala hai de faer esviar más intensamente'l fluxu d'aire escontra baxo. Coles mesmes l'ala cumple un gran trabayu y poro, sufre gran resistencia, la so forma más simple de cálculu ye:
Onde:
Por tou lo antes dichu'l coeficiente de resistencia inducida quedaría espresáu de la siguiente forma:
La resistencia pura del perfil ta compuesta por distintos tipos de resistencies ente les que s'atopen la de presión () y la de resfregón ():
Tamién esiste la resistencia d'onda la cual nesti casu nun esiste por cuenta de que yá que el fenómenu asocede a pequeños númberos de Mach, la resistencia de presión tien solo la naturaleza aturbolinada.
Agora bien se precisa calcular el valor de los dos coeficientes de resistencia, el correspondiente a la presión y el correspondiente al resfregón cola superficie del perfil.
Pa determinar el coeficiente de resistencia por cuenta de la distribución de presiones pola superficie ye necesariu restablecer la forma constructiva del modelu que se va a fabricar pa tener una derivada (ds) determinada, pos hai que dixebrar a lo llargo de la exa x del cuerpu una seición elemental normal a la exa x. La fuercia de resistencia nesta va ser igual a:
Onde:
De la ecuación anterior puede deducise que la fuercia de resistencia por causa de la distribución de presiones pol perfil va ser la integral tomada pel área de la seición máxima na superficie Y o Z.
La fórmula de la resistencia aerodinámica total creada por un avión en vuelu ye:
Onde:
Poro, la fórmula del coeficiente aerodinámicu de resistencia ye:
Con éses la resistencia aerodinámica total ye la suma de la resistencia parásita y l'inducida, polo que:
La fórmula de la resistencia aerodinámica total creada por un automóvil en movimientu ye idéntica a la utilizada n'aeronáutica.
L'usu del coeficiente ye muncho más cómoda que l'usu de fuercies.
Aerodinámica engañosa El qu'un coche sía más o menos aerodinámicu depende más de detalles tales como la inclinaciòn de los parabrises que de formes espectaculares (Citroën CX, Lamborghini Countach ).
Como la resistencia aerodinámica reflexar nuna fuercia que s'opón al movimientu y que puede envalorase a partir de los coeficientes anteriores, tamién va esistir un gastu enerxéticu adicional necesariu pa vencer dicha resistencia, que usualmente se cuantifica como una potencia, casu en cual resúltanos d'utilidá la siguiente fórmula:
Poro, si conocemos los datos aerodinámicos d'un cuerpu tamién podemos calcular la potencia necesaria pa movelo por un fluyíu a cierta velocidá, tal como s'amuesa nel siguiente exemplu:
Sicasí, nun se debe escaecer qu'esta nun ye la potencia total necesaria, yá que na realidá nel desplazamientu propulsado d'un coche amás de la resistencia aerodinámica esisten otres resistencies como por casu el resfregón col suelu, según perdes mecániques.
Cuerpu | Superficie frontera () | () | |
---|---|---|---|
Venturi VBB-3 (2013) | 0,13 | ||
Volkswagen XL1 (2013) | 0,189 | ||
Tesla Model S (2012) | 0,24 | ||
Opel Insinia (2009) | 0,27 | ||
Audi A3 (2003) | 2,13 | 0,32 | 0,68 |
Audi A6 (1997) | 0,28 | ||
Opel Kadett (1989) | 0,38 | ||
BMW Serie 1 (2004) | 2,09 | 0,31 | 0,65 |
Citroën CX (1974) | 1,93 | 0,36 | 0,71 |
Citroën C4 coupe (enllaz rotu disponible n'Internet Archive; ver l'historial y la última versión). | 0,28 | ||
Opel Astra (2004) | 2,11 | 0,32 | 0,68 |
Peugeot 807 (2002) | 2,85 | 0,33 | 0,94 |
Renault Espace (1997) | 2,54 | 0,36 | 0,92 |
Renault Espace (2002) | 2,8 | 0,35 | 0,98 |
Renault Vel Satis (2002) | 2,37 | 0,33 | 0,79 |
Hispanu Divo (2003)¹ | 9,2 | 0,349 | 3,21 |
Irizar PB (2002)¹ | 9,2 | 0,55 | 5,06 |
Camión con deflectores ¹ | 9 | 0,70 | |
Autobús ¹ | 9 | 0,49 | |
Motocicleta ¹ | 0,70 | ||
Fórmula 1 en Mónaco (el mayor) ² | 1,084 | ||
Fórmula 1 en Monza (el menor) ² | 0,7 | ||
Paracaíes ¹ | 1,33 | ||
Perfil alar simétricu ¹ | 0,05 | ||
Esfera ¹ | 0,1 | ||
Cubu valor de referencia ¹ | 1 |
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