During flow over a given slender body such as a wing, the lift force, the upstream velocity, and the fluid density are measured. Explain how you would determine the lift coefficient. What area would you use in the calculations?
Passo 1
Beleza, o exercício diz que a gente mediu a força de sustentação (lift)
, a velocidade do fluxo livre upstream
e a densidade do fluido
. A tarefa é descobrir como calcular o coeficiente de sustentação
e definir qual área usar nessa conta. O conteúdo envolvido é aerodinâmica básica – mais especificamente, a definição de coeficiente adimensional e a escolha da área de referência.
Passo 2
Antes de mais nada, precisamos entender o que é o coeficiente de sustentação
. Esse coeficiente serve pra “normalizar” a força de sustentação, tirando a dependência de densidade, velocidade e tamanho da asa. A definição teórica é
onde:
-
é a força de sustentação medida; -
é a densidade do fluido; -
é a velocidade do fluxo livre; -
é a área de referência que vamos escolher.
Passo 3
Agora, qual área usar? No caso de uma asa (wing) “slender” a escolha padrão é a área planform – ou seja, a projeção da asa no plano horizontal (a área de “planta”). É essa área que reflete quanta superfície o ar “vê” passando pela asa. Vamos chamar essa área de
.
Resposta
onde
é a área de planta da asa.