miércoles, 7 de octubre de 2020

Sobre turbulencias en superficies. Una observación.

Sobre vórtices y superficies

Turbulencias del viento y dinámica superficial

Gabriel Saitua 2020

Cuando el viento incide sobre una superficie plana, como en un recipiente de agua estancada, en una piscina o en un recipiente con agua, provoca oscilaciones y “turbulencias” sobre su superficie, que se conocen con el nombre de “vórtices”.

Cuando el viento cambia frecuentemente su dirección, su incidencia se genera en diferentes ángulos, muy variables, provocando “áreas de turbulencias caóticas desorganizadas”, visibles en la superficie del agua, las cuales podemos identificarlas gráficamente, cuando sus sombras se proyectan sobre una superficie oscura a modo de “pantalla”.



I

Imagen caótica vorticiana proyectada: turbulencias centrales

Superficie de agua inerte y  viento variable

Un experimento sencillo nos permite visualizar el comportamiento caótico del viento sobre la superficie del agua y comprender el efecto del viento sobre una superficie plana, dado que las turbulencias sobre una superficie aumentan la resistencia al movimiento, si ésta se desplazara a alta velocidad.

Si modificamos las características de la superficie del agua dotándola de movimiento circular helicoidal con el giro de una cuchara sobre la superficie, la imagen de los vórtices caóticos de superficie se modifica adquiriendo “armonía lineal con el movimiento circular”, reapareciendo cuando el agua se detiene.



Vídeo de  experimentación: proyección del movimiento de la superficie de agua


La observación tiene su interés cuando tratamos de conocer la dinámica de las superficies de impacto en contacto con el viento variable, efecto aerodinámico asociado con la resistencia al movimiento que se incrementa con el cuadrado de la velocidad de desplazamiento.

Si lo aplicamos al ciclismo, el choque aéreo turbulento sobre una superficie giratoria helicoidal sería menor, y por tanto generaría menor resistencia aerodinámica que el causado cuando incide sobre una superficie plana.

El flujo aéreo se integra con las líneas de flujo helicoidal de la propia rueda disminuyendo su resistencia al giro y desplazamiento.

Los primeros ensayos comparados realizados en pista, entre una rueda con aeromotor bipala adaptado y una rueda lenticular, así lo indican. La estructura de doble helizoide del Ciclo Rotor Eólico mostró su capacidad de mejorar los tiempos de aceleración frente a una rueda lenticular.




Estructura de la rueda lenticular y aeromotor bipala (Ciclo Rotor Eólico)


Gabriel Saitua, Getxo 2020

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