Il Numero di Reynolds

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Prima di parlare di Numero di Reynolds è doveroso parlare dello strato limite.
Consideriamo un’ala investita da un flusso d’aria che scorre attorno ad essa.
Le molecole d’aria che la toccano rimangono aderenti alla superficie, attaccandosi ad essa .
Lo strato di molecole immediatamente adiacenti scivolano sul precedente, tentano di attaccarsi ma scorrono più rapidamente.
Lo strato successivo scorre ancora più velocemente e così via finché ad una certa distanza dalla superficie dell’ala le molecole si muovono alla stessa velocità dell’aria libera.
Ecco, questo piccolo, ma proprio piccolo spessore di aria in cui le molecole d’aria scivolano e in cui la velocità cambia da strato a strato viene chiamato “strato limite”.
In questo strato limite il flusso dell’aria può essere “laminare” o “turbolento”.
Se il flusso è laminare le molecole seguono l’andamento della superficie lambita, mentre se è turbolento nel flusso ci sono innumerevoli piccoli vortici che causano un aumento della resistenza di attrito.
Il Numero di Reynolds (NR) è quel numero il cui valore stabilisce se il flusso è laminare o turbolento e che ci aiuta a capire come e dove il flusso d’aria cambia nel lambire una superficie.

NR = (V x c x d )/n

V = velocità relativa in m/sec c = corda media alare in m. d = densità n = viscosità

Il parametro che più ci interessa è la corda. Basta raddoppiarla per raddoppiare il NR.

Per i nostri calcoli aeromodellistici possiamo proficuamente utilizzare la seguente formula semplificata :

NR = 69.000 x V x c

Dove 69.000 corrisponde al rapporto fra densità e viscosità dell’aria ad una temperatura di 15°C ed ad una pressione di 1013 millibar.

Il NR può essere calcolato in qualsiasi punto della corda ed è definito “NR locale”.
La corda corrispondente, misurata come distanza del punto interessato dal bordo d’entrata, e chiamata “corda locale “.
Si capisce subito che essendo 0 la lunghezza della corda al bordo di entrata il NR locale corrispondente è 0, mentre è il max al bordo di uscita.
Se il NR locale raggiunge un certo valore critico (NR critico), il flusso cambia da laminare in turbolento con conseguente aumento della resistenza.
E questo ci danneggia. Ma fino ad un certo punto.
Il fatto è che a questo punto interviene un’altro fattore denominato “gradiente di pressione sfavorevole” e questo vuole che il flusso si scolli dalla superficie per rimanere scollato o per rincollarsi.
Il flusso laminare si scolla più facilmente del flusso turbolento perché, per superare il gradiente di pressione sfavorevole ad un flusso laminare occorre più energia mentre un flusso turbolento ne possiede di più.
Solitamente ad elevati Nr i filetti fluidi, dopo essersi scollati dall’ala, si rincollano ma alle velocità modellistiche questo è normalmente definitivo.
Si genera in questo modo la “ resistenza di forma”.
Se il modello vola veloce e ad assetti ridotti lo scollamento si verifica in prossimità del BU e la resistenza di forma è piccola. Ma se rallenta o spancia, il punto di scollamento si sposta in avanti e la resistenza aumenta catastroficamente. Inoltre ben poca portanza viene generata dietro il punto di scollamento e, continuando ad aumentare l’angolo di attacco si arriva al punto in cui lo scollamento avviene così avanti che l’ala non riesce più a sostenersi e stalla.
Per concludere, il flusso laminare produce una bassa resistenza di attrito ma si scolla più facilmente, ma se si vola ad assetti abbastanza elevati è meglio avere un flusso turbolento perché, anche se la resistenza di attrito è più alta quella di forma è più bassa, la somma delle due resistenze è inferiore.