¿Por qué cuando se deja caer un papel detrás de un ventilador, éste cae, y no es soplado/succionado por el ventilador, mientras que si se deja caer un papel delante de un ventilador, se lo lleva el viento?
Respuestas
¿Demasiados anuncios?
Hay un vídeo de YouTube que visualiza el flujo de aire alrededor de una hélice para varias configuraciones. He captado una captura de pantalla de un momento que muestra más o menos lo que ocurre:
Como se puede ver, esto ocurre en el minuto 2:07 del clip - resulta que es para una configuración de doble rotor (dos palas que giran en sentido contrario) pero el principio es el mismo.
Detrás del rotor (arriba, en esta imagen) el aire se mueve lentamente. El aire de una amplia zona se desplaza hacia el rotor, donde se acelera.
Dejaré que otros describan las matemáticas que hay detrás de esta contracción, pero pensé que visualizar el flujo confirmaría al menos tu observación de que, efectivamente, es más lento detrás del ventilador y más rápido delante de él. En otras palabras, empuja, pero no aspira.
Una mejor imagen que muestra las líneas de flujo alrededor de la hélice se da en este artículo sobre la mecánica de las hélices
A medida que aumenta la presión, la velocidad del flujo aumenta y las líneas de flujo terminan más juntas (debido a la conservación del flujo de masa). Esto le da al flujo la asimetría que has observado. Pero sigue siendo más intuitivo que riguroso...
AFTERTHOUGHT Hot Licks hizo un excelente observación en un comentario que me gustaría ampliar. El aire que es atraído hacia el ventilador se mueve en el diferencial de presión entre la atmósfera en reposo, y la presión más baja justo delante de las aspas del ventilador. El gradiente de presión es bastante pequeño, por lo que el aire no puede fluir muy rápido - y tiene que ser extraído de una amplia región para suministrar el flujo de masa. Tras el impacto con el aspa (o al menos tras "interactuar" con el aspa), el aire tiene MUCHO más impulso que se dirige a lo largo del eje del ventilador (con un poco de remolino...). Este mayor impulso confiere al aire que sale del ventilador su coherencia, como puede verse en el diagrama.
Chris Kobrzak
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46
Aquí hay un ventilador estándar con algunas flechas (difíciles de ver) que indican el flujo de aire.
El ventilador funciona aspirando aire y luego hacer que se mueva más rápido . El flujo de aire detrás del ventilador es de movimiento lento y amplio (se pueden ver las flechas detrás del ventilador que vienen de arriba y de abajo de las aspas del ventilador) mientras que el flujo de aire delante del ventilador es de movimiento rápido y estrecho (lo que se deduce de la conservación de flujo de masa .
Michael
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65
Piensa en el aire que rodea al ventilador en un momento dado:
La cantidad de aire que entra en el ventilador debe ser igual a la que sale de él.
La cantidad de aire que pasa por una zona en un tiempo determinado está relacionada con la velocidad del aire, es decir, cuanto más rápido se mueve el aire, más aire puede pasar por una zona/agujero/ranura fija.
Las aspas del ventilador aplican una fuerza para aumentar la velocidad del aire y así "soplar". Por lo tanto, el flujo de aire a través del disco situado en las aspas del ventilador debe ser equivalente detrás y delante del ventilador (condición de continuidad).
Su observación es que el aire detrás del ventilador se mueve más lentamente que el aire delante del ventilador. Si nos limitáramos a extraer el aire directamente de detrás del ventilador encerrado en un cilindro con una sección transversal igual a la cobertura de las aspas del ventilador, entonces el aire que se mueve detrás del ventilador tendría que moverse tan rápido como el aire de delante del ventilador para satisfacer nuestra condición de continuidad.
Por lo tanto, el ventilador debe extraer aire de una zona más grande detrás del ventilador que el aire de salida. Si pensamos en esto como un volumen, sería una especie de cono en expansión como se muestra en los diagramas que se ven del flujo de aire.
