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Aeroestática básica
Prof: Guillermo Vicente y Adrián Uriondo

Taller Sonda Estratosférica

1
Índice










Introducción
El principio de Arquímedes(I)
El principio de Arquímedes(II)
La atmósfera
Deformación del globo (I)
Deformación del globo (II)
Resistencia aerodinámica
Ecuación del movimiento

Taller Sonda Estratosférica

2
Introducción


¿Qué es la aeroestática?

La aeroestática es la rama de la
aerodinámica que estudia las
acciones (fuerzas y momentos)
que aparecen sobre un cuerpo
cuando se encuentra en el seno
de un fluido en ‘reposo’.

¿Qué significa un
fluido en ‘reposo’?
Taller Sonda Estratosférica

Fig.2:CHASAT III

3
El principio de Arquímedes (I)


Dadas las hipótesis de la fluido-estática (velocidad del fluido nula
para todo ‘t’ y cualquier posición ‘r’) la ecuación de cantidad de
movimiento de Navier-Stokes en su forma diferencial no
conservativa quedaría:

z
g

p(z)
z
p0
Superficie terrestre,

Taller Sonda Estratosférica

4
El principio de Arquímedes (II)


La fuerza que ejerce un fluido sobre un sólido es:
F
g

Esta es la famosa fórmula
del ¡EMPUJE! de
Arquímedes.

¿Cuál es el origen de esta
fuerza? el espacio existiría
¿En
exterior esta fuerza?
Taller Sonda Estratosférica

5
La atmósfera


Variaciones de la presión y la temperatura de la
atmósfera con la altura (ISA-0).

T

T

Taller Sonda Estratosférica

6
Deformación del globo (I)


Modelo de Mooney-Rivlin



El salto de presiones entre el exterior y el interior de un globo
esférico de goma es una función de el espesor de la goma (d), de la
relación (r/r0) y de unas constante ‘s1’ y ‘s2’ del material. Estas
últimas son también funciones de la temperatura de la goma, pero
en primera aproximación supondremos que son constantes.

Taller Sonda Estratosférica

7
Deformación del globo (II)


Variación del salto de presiones con r/r0

Taller Sonda Estratosférica

8
Resistencia aerodinámica

Taller Sonda Estratosférica

9
Ecuación del movimiento
Ecuación de la
mecánica: inicial:
Condición

E

Aire

R

D

h(t)
Ecuación de equilibrio altura máxima
(techo del globo):

Taller Sonda Estratosférica

v

W

z

10
Ecuación del movimiento
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T3_Aeroestática Básica

  • 1. Aeroestática básica Prof: Guillermo Vicente y Adrián Uriondo Taller Sonda Estratosférica 1
  • 2. Índice         Introducción El principio de Arquímedes(I) El principio de Arquímedes(II) La atmósfera Deformación del globo (I) Deformación del globo (II) Resistencia aerodinámica Ecuación del movimiento Taller Sonda Estratosférica 2
  • 3. Introducción  ¿Qué es la aeroestática? La aeroestática es la rama de la aerodinámica que estudia las acciones (fuerzas y momentos) que aparecen sobre un cuerpo cuando se encuentra en el seno de un fluido en ‘reposo’. ¿Qué significa un fluido en ‘reposo’? Taller Sonda Estratosférica Fig.2:CHASAT III 3
  • 4. El principio de Arquímedes (I)  Dadas las hipótesis de la fluido-estática (velocidad del fluido nula para todo ‘t’ y cualquier posición ‘r’) la ecuación de cantidad de movimiento de Navier-Stokes en su forma diferencial no conservativa quedaría: z g p(z) z p0 Superficie terrestre, Taller Sonda Estratosférica 4
  • 5. El principio de Arquímedes (II)  La fuerza que ejerce un fluido sobre un sólido es: F g Esta es la famosa fórmula del ¡EMPUJE! de Arquímedes. ¿Cuál es el origen de esta fuerza? el espacio existiría ¿En exterior esta fuerza? Taller Sonda Estratosférica 5
  • 6. La atmósfera  Variaciones de la presión y la temperatura de la atmósfera con la altura (ISA-0). T T Taller Sonda Estratosférica 6
  • 7. Deformación del globo (I)  Modelo de Mooney-Rivlin  El salto de presiones entre el exterior y el interior de un globo esférico de goma es una función de el espesor de la goma (d), de la relación (r/r0) y de unas constante ‘s1’ y ‘s2’ del material. Estas últimas son también funciones de la temperatura de la goma, pero en primera aproximación supondremos que son constantes. Taller Sonda Estratosférica 7
  • 8. Deformación del globo (II)  Variación del salto de presiones con r/r0 Taller Sonda Estratosférica 8
  • 10. Ecuación del movimiento Ecuación de la mecánica: inicial: Condición E Aire R D h(t) Ecuación de equilibrio altura máxima (techo del globo): Taller Sonda Estratosférica v W z 10
  • 11. Ecuación del movimiento  Evolución de las fuerzas con la altura Taller Sonda Estratosférica 11