Effetto Coandă

Un esempio di effetto Coandă: il fluido segue il contorno della superficie sulla quale incide (in questo caso, l'acqua segue il profilo di un cucchiaio).

L'effetto Coandă venne scoperto nel 1910 da Henri Coandă. Esso tratta della proprietà che possiede un fluido quando tende a seguire il contorno della superficie sulla quale incide purché la curvatura della superficie, o l'angolo di incidenza del flusso con essa, non siano troppo accentuati.

Descrizione e dimostrazione

Il fluido, muovendosi lungo la superficie provoca attrito, che tende a farlo rallentare. La resistenza al movimento del fluido viene applicata però solo alle particelle di fluido immediatamente a contatto con la superficie. Le particelle di fluido esterne, a causa delle interazioni molecolari che tendono a tenerle unite a quelle interne, "ruoteranno" dunque su di esse a causa della differenza di velocità, facendo quindi aderire il fluido alla superficie stessa.

L'effetto può anche essere dimostrato matematicamente a partire dall'integrazione delle equazioni di Eulero nella direzione normale a una linea di flusso curva.

Trascurando le forze gravitazionali, si ottiene infatti da queste un gradiente di pressione:

$\frac {\mbox{d} p} {\mbox{d} r} =\rho \frac {v^2} {r}$

in cui ρ è la densità del fluido, v la velocità e r è il raggio di curvatura della linea di flusso.

Tale termine, essendo sempre maggiore di zero, denota l'esistenza di gradienti di pressione in direzione normale alle linee di flusso curve e diretti verso l'esterno. Concretamente ciò significa che la pressione aumenta allontandosi dal centro di curvatura spingendo dunque il fluido verso di esso. Più correttamente, dal momento che parliamo di equazioni differenziali, la condizione al contorno relativa alla pressione ci arriva dall'esterno del fluido (è vincolata la pressione all'esterno di questo strato viscoso mentre quella nel punto di contatto con la superficie può essere qualsiasi), per questo è più corretto descrivere la variazione di pressione come una diminuzione della stessa avvicinandosi alla superficie se questa è convessa, viceversa come un aumento della pressione se ci si avvicina ad una superficie concava. Questo modo di vedere le cose mette in luce un chiaro limite (se pur teorico e irraggiungibile) all'entità dell'effetto Coandă per le superfici convesse, il quale chiaramente non può portare le pressioni assolute al contatto con la superficie ad essere negative.

Tale diminuzione della pressione all'avvicinarsi della superficie giustifica quindi il fenomeno di attaccamento del flusso attorno a una parete noto appunto come effetto Coandă, fino a che la viscosità non provoca fenomeni di separazione e quindi la variazione di curvatura delle linee di corrente.

Gli aeroplani volano proprio grazie a questo principio combinato con l'effetto Bernoulli; la maggior parte della portanza, in particolare ad angoli di incidenza elevati e quindi a bassa velocità, è creata dall'aria spinta verso il basso grazie all'effetto Coandă. Quest'effetto è ancora più importante nella spinta delle eliche e negli elicotteri.

Applicazioni

Illustrazione dell'Avro Canada VZ-9-AV Avrocar un progetto di aeromobile avente un profilo che accentuerebbe l'effetto Coandă.

Alcuni studi mirano a utilizzare l'effetto Coandă per sviluppare aeromobili con profili particolari, alcuni modelli assomigliano vagamente ai dischi volanti dei film di fantascienza. Il vantaggio di questi aeromobili sarebbe la loro manovrabilità e la loro capacità di volteggiare in aria.

Voci correlate

• Aerodinamica
• Fluidodinamica
• Motoreattore

Altri progetti

• Commons

• Wikimedia Commons contiene file multimediali su Effetto Coandă

Collegamenti esterni

• L'effetto Coandă descritto dal suo scopritore
• A page with a video of the Coandă effect in action
• Information on the patents of Coanda
• New UK based UAV project utilising the Coandă effect
• Report on the Coandă Effect and lift
• How to see the Coandă effect at home (www.physics.org comic)

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