¿Por qué obtengo un valor negativo del coeficiente de elevación en un ángulo de ataque de cero grados para el perfil simétrico NACA 0012? La velocidad es de 200 m / s.

No puedo lidiar con tu simulación. Pero demasiadas personas se pierden en el software y pierden la noción de lo básico: perder la madera para los árboles.

Aquí hay una posible respuesta a su problema: una definición revisada de lo que constituye el “ángulo de ataque”:

Ángulo de ataque

Ahora veamos con más detalle el ángulo de ataque del ala.

El ángulo geométrico de ataque se define como el ángulo entre la cuerda media del ala (una línea trazada entre el borde delantero y el borde trasero del ala) y la dirección del viento relativo. A esto se refieren los ingenieros aeronáuticos cuando discuten el ángulo de ataque.

Para nuestra discusión, vamos a utilizar el ángulo efectivo de ataque .

El ángulo efectivo de ataque se mide desde la orientación donde el ala tiene elevación cero. La diferencia entre el ángulo geométrico de ataque utilizado por la mayoría de las personas y el ángulo efectivo de ataque utilizado aquí debe enfatizarse para evitar posibles confusiones por parte del lector.

La figura 1.9 muestra la orientación de un ala curva con ángulo de ataque geométrico cero y el mismo ala con ángulo de ataque efectivo cero.

Un ala curvada con ángulo de ataque geométrico cero tiene elevación porque hay una desviación neta hacia abajo del aire. Por definición, el mismo ala con un ángulo de ataque efectivo cero no tiene elevación y, por lo tanto, no tiene desvío neto del aire.

En el caso de un ala simétrica, los ángulos de ataque geométricos y efectivos son, por supuesto, los mismos.

Para cualquier ala, desde la de un Boeing 787 hasta una ala en vuelo invertido, se puede encontrar una orientación hacia el viento relativo donde hay cero elevación. Como se dijo anteriormente, este es un ángulo de ataque efectivo cero.

Ahora, si uno comienza con el ala a cero grados y lo gira hacia arriba y hacia abajo mientras mide el levantamiento, la respuesta será similar a la que se muestra en el gráfico de la Figura 1.10.

Se puede ver que la elevación es directamente proporcional al ángulo efectivo de ataque. La elevación es positiva (hacia arriba) cuando el ala está inclinada hacia arriba y negativa (hacia abajo) cuando está inclinada hacia abajo. Cuando se corrige por área y relación de aspecto, una gráfica del levantamiento en función del ángulo de ataque efectivo es esencialmente el mismo para todas las alas y todas las alas invertidas.

Esto es cierto hasta que el ala se acerca a un puesto.

La pérdida comienza en el punto donde el ángulo de ataque se vuelve tan grande que el flujo de aire comienza a separarse del borde posterior del ala. Este ángulo se llama ángulo crítico de ataque y está marcado en la figura. Para simulaciones de alas bidimensionales (o infinitas), el levantamiento en función del ángulo de ataque efectivo es idéntico para todas las superficies de sustentación.

Este es un resultado extremadamente importante. Muestra que la elevación de un ala es proporcional al ángulo efectivo de ataque.

Esto es cierto para todas las alas: las de un avión moderno, alas en vuelo invertido, una placa plana o un avión de papel, o, en realidad, el ala de un pájaro.

Estos son hechos fundamentales.

Ahora tome estas dos oraciones y léanlas juntas:

  1. La elevación de un ala es proporcional al ángulo efectivo de ataque. – Entonces, un ala simétrica dará elevación cero a un ángulo de ataque efectivo cero.
  2. En el caso de un ala simétrica, los ángulos de ataque geométricos y efectivos son los mismos. ¡Entonces, un ala simétrica da elevación cero en ángulo de ataque geométrico cero!

No tengo dudas de que lo sabías, pero es bueno que te lo recuerden.

En lo que respecta a su NACA 0012 (o cualquier otro ala simétrica), no debe dar una elevación positiva en ángulo de ataque geométrico cero. Esa es la santa verdad. Cualquier otra cosa que alguien o algo te diga es falsa.

Aquí hay datos de prueba para el perfil NACA 0012 A de A vs coeficiente de elevación :

Ref: características aerodinámicas de siete secciones simétricas de superficie aerodinámica a través de un ángulo de ataque de 180 grados para su uso en el análisis aerodinámico de aerogeneradores de eje vertical (Informe técnico) | SciTech Connect

Quédate con los fundamentos. ¡No dejes que los errores, o diferentes definiciones, te engañen!

Sin conocer los valores de entrada, sería difícil saber por qué está obteniendo tales resultados.

Para referencia, puede visitar este enlace. Espero eso ayude.

FLUIDO – Fluye sobre un perfil aerodinámico

Nunca obtendrá un valor de 0.00000000000000000000 de una simulación numérica (o un experimento para el caso). Esperaría que la pendiente de elevación sea terriblemente cercana a 2pi, así que si piensas en eso por un minuto, entonces el Cl que obtienes de tu simulación es tan cercano a cero como podrías esperar de manera realista.