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El vórtice de borde de ataque (Leading Edge Vortex, LEV) es un núcleo de baja presión que se forma en el borde anterior del ala durante el batido y que permanece adherido en lugar de desprenderse como ocurriría en un ala de avión. Este mecanismo, descubierto primero en insectos y luego en semillas de arce, permite coeficientes de sustentación 23 veces superiores a los predichos por la teoría clásica. El LEV se mantiene estable gracias al flujo axial a lo largo de la envergadura (efecto de la rotación) que extrae vorticidad del núcleo antes de que crezca demasiado y se desprenda. En insectos con alas que rotan más que trasladan (como Drosophila), la estabilidad del LEV es el principal mecanismo sustentador. El modelo de Polhamus separa la contribución de circulación potencial (proporcional a sin cos ) de la contribución del vórtice (proporcional a sin²), explicando el aumento no lineal de sustentación con el ángulo de ataque.

ID:('ky', 356)

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$C_{LEV}=K_p\sin\alpha\cos\alpha+K_v\sin^2\alpha$

Variables

$C_{LEV}$

Coeficiente de sustentación por LEV

$1$

$K_p$

Coeficiente potencial Polhamus

$1$

$K_v$

Coeficiente vortical Polhamus

$1$

$alpha$

Ángulo de ataque

$rad$

ID:('gm', 3234)

Storyboard

$\frac{d\Gamma}{dt}=\frac12(U_s^2-U_p^2)$

Variables

$U_p$

Velocidad lado presión

$m/s$

$U_s$

Velocidad lado succión

$m/s$

$Gamma$

Circulación

$m²/s$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 3235)

Storyboard

$F_{LEV}=\rho\Gamma_{LEV}U_\infty\cos\alpha$

Variables

$\r ho$

Densidad del aire

$kg/m³$

$U_infty$

Velocidad libre

$m/s$

$F_{LEV}$

Fuerza de succión LEV

$N$

$Gamma_{LEV}$

Circulación del vórtice LEV

$m²/s$

$alpha$

Ángulo de ataque

$rad$

ID:('gm', 3236)

Storyboard

$Re=\frac{Uc}{\nu}$

Variables

$Re$

Número de Reynolds

$1$

$U$

Velocidad local

$m/s$

$c$

Cuerda alar

$m$

$ u$

Viscosidad cinemática

$m²/s$

ID:('gm', 3237)

Storyboard

$\frac{d\Gamma_{LEV}}{dt}=\frac{U_{tip}^2}{2R}-\beta\Gamma_{LEV}$

Variables

$\beta$

Tasa de drenaje axial

$1/s$

$U_{tip}$

Velocidad de punta alar

$m/s$

$R$

Radio/envergadura efectiva

$m$

$Gamma_{LEV}$

Circulación del vórtice LEV

$m²/s$

$t$

Tiempo

$s$

ID:('gm', 3238)

Storyboard

$\frac{\partial C_p}{\partial\alpha}=2\pi\sin\alpha$

Variables

$C_p$

Coeficiente de presión

$1$

$alpha$

Ángulo de ataque

$rad$

ID:('gm', 3239)