El efecto Prandtl-Gloert (cono de vapor) es un nombre científico popular para una nube de condensado en forma de cono que se produce alrededor de un objeto que se mueve a velocidades transónicas . Se ve con mayor frecuencia en aviones . Nombrado en honor al físico alemán Ludwig Prandtl y al físico inglés Hermann Gloert .
Cuando se alcanza cierta velocidad de flujo alrededor del cuerpo (ala), correspondiente al número de Mach , llamado crítico, la velocidad local comienza a exceder la velocidad del sonido . En este caso, se produce una onda de choque, una onda de choque normal . Sin embargo, los flujos en la capa límite , debido a la viscosidad , tienen una velocidad significativamente menor. Hay un gradiente de velocidad perpendicular a la superficie y, como consecuencia , un gradiente de presión. Este gradiente es desfavorable, lo que lleva a la separación del flujo en la base de la onda de choque, y la onda de choque toma una forma lambdoidea . El flujo separado, por así decirlo, envuelve el choque, se expande en la zona detrás de la onda de choque [1] [2] .
Este proceso es localmente adiabático , donde el volumen ocupado por el aire aumenta y su temperatura disminuye. Si la humedad del aire es lo suficientemente alta, entonces la temperatura del aire puede estar por debajo del punto de rocío . Luego, el vapor de agua contenido en el aire se condensa en pequeñas gotas que forman una pequeña nube. Dado que los flujos separados detrás de la onda de choque se dirigen a lo largo de su frente, el borde de ataque de la nube repite su forma, formando un cono.
Dado que la temperatura vuelve a ser igual a la temperatura del flujo no perturbado a medida que nos alejamos del frente de onda de choque, el condensado se evapora. Por lo tanto, parece que la nube de vapor sigue al avión.
Con un aumento adicional de la velocidad, el frente del choque normal se desplaza en la dirección del flujo, los flujos en la capa límite se vuelven supersónicos y desaparecen las condiciones para la condensación. Por lo tanto, el cono de vapor se observa solo en un rango estrecho de velocidades.
Dado que la condensación en flujos separados ocurre no solo durante el flujo transónico, por ejemplo, cuando se vuela con ángulos de ataque altos o en haces de vórtice desde los bordes y las puntas de las alas , estos fenómenos a menudo también se denominan efecto Prandtl-Gloert, a pesar de que la velocidad gradiente (presión) es causado por varias otras razones.
Además, la parada no es una condición necesaria para la condensación. Muy a menudo, este efecto se toma erróneamente como una nube de Wilson : condensado, que se forma como resultado del paso de una onda de choque cuando las corrientes se dirigen a través de su frente, y no está asociado de ninguna manera con el estancamiento del flujo. E incluso con flujo laminar sin corrientes de separación en condiciones de alta humedad, la diferencia de temperatura debido a la diferencia de presión puede provocar la formación de nubes de vapor alrededor de la aeronave.
El nombre del efecto proviene de la idea errónea de que la aparición del efecto está asociada con la singularidad teórica del mismo nombre . Así, este efecto puede considerarse un ejemplo de la ley de Stigler .
Video de la formación y desaparición de una nube de condensación de un avión F-14A volando en aire húmedo sobre la superficie del agua
Una variante de la manifestación del avión de efecto Prandtl-Gloert F / A-18
El efecto al inicio del transbordador " Atlantis "
Condensación de humedad durante el vuelo del Su-57 con altos ángulos de ataque en el espectáculo aéreo MAKS-2015 : este fenómeno se toma con mayor frecuencia como un efecto
La nube de Wilson en la explosión de la bomba atómica "Baker" - a menudo confundida con el efecto
La condensación en los extremos de las hélices de los motores turbohélice del avión C -27 tampoco es el efecto Prandtl-Gloert