Efeito Meredith - Meredith effect
O efeito Meredith é um fenômeno pelo qual o arrasto aerodinâmico produzido por um radiador de resfriamento pode ser compensado por um projeto cuidadoso do duto de resfriamento de modo que o impulso útil seja produzido pela expansão do ar quente no duto. O efeito foi descoberto na década de 1930 e se tornou mais importante à medida que as velocidades das aeronaves com motor a pistão aumentaram na década seguinte.
O efeito Meredith ocorre quando o ar que flui através de um duto é aquecido por um trocador de calor ou radiador contendo um fluido de trabalho quente, como o etilenoglicol . Normalmente, o fluido é um refrigerante que transporta calor residual de um motor de combustão interna.
O duto deve estar viajando a uma velocidade significativa em relação ao ar para que o efeito ocorra. O ar que flui para o duto encontra resistência ao arrasto da superfície do radiador e é comprimido devido ao efeito do ar de impacto . À medida que o ar flui pelo radiador, ele é aquecido , elevando ligeiramente sua temperatura e aumentando seu volume. O ar quente e pressurizado sai então pelo duto de exaustão que tem a forma convergente, ou seja, estreita para trás. Isso acelera o ar para trás e a reação dessa aceleração contra a instalação fornece um pequeno impulso para a frente. O ar se expande e diminui a temperatura à medida que passa ao longo do duto, antes de emergir para se juntar ao fluxo de ar externo. Assim, os três processos de um ciclo de Brayton aberto são alcançados: compressão, adição de calor a pressão constante e expansão. O empuxo que pode ser obtido depende da razão de pressão entre o interior e o exterior do duto e a temperatura do refrigerante. O ponto de ebulição mais alto do etilenoglicol em comparação com a água permite que o ar atinja uma temperatura mais alta, aumentando o impulso específico.
Se o empuxo gerado for menor que o arrasto aerodinâmico do duto e do radiador, então o arranjo serve para reduzir o arrasto aerodinâmico líquido da instalação do radiador. Se o empuxo gerado exceder o arrasto aerodinâmico da instalação, todo o conjunto contribui com um empuxo direto para o veículo.
O efeito Meredith inspirou os primeiros trabalhos americanos sobre o duto aero-termodinâmico ou ramjet , devido à similaridade de seus princípios de operação. Em tempos mais recentes, o fenômeno foi utilizado em carros de corrida, montando os radiadores de resfriamento do motor em túneis.
História
FW Meredith era um engenheiro britânico que trabalhava no Royal Aircraft Establishment (RAE), Farnborough . Refletindo sobre os princípios do resfriamento a líquido, ele percebeu que o que era convencionalmente considerado como calor residual, a ser transferido para a atmosfera por um refrigerante em um radiador, não precisava ser perdido. O calor adiciona energia ao fluxo de ar e, com um projeto cuidadoso, pode ser usado para gerar empuxo. O trabalho foi publicado em 1936.
O fenômeno ficou conhecido como "efeito Meredith" e foi rapidamente adotado pelos projetistas do protótipo de avião de combate então em desenvolvimento, incluindo o Supermarine Spitfire e o Hawker Hurricane, cujo motor Rolls-Royce PV-12, mais tarde denominado Merlin , era resfriado por etileno glicol. Um dos primeiros exemplos de radiador de efeito Meredith foi incorporado ao projeto do Spitfire para o primeiro vôo do protótipo em 5 de março de 1936.
Muitos engenheiros não entenderam os princípios operacionais do efeito. Um erro comum era a ideia de que o motor radial refrigerado a ar se beneficiaria mais, porque suas aletas esquentavam mais do que o radiador de um motor refrigerado a líquido, com o erro persistindo até mesmo em 1949.