(la respuesta se actualizó para abordar los detalles de la pregunta ya que no respondí completamente la pregunta antes)
El principio detrás de la aerodinámica de las pelotas de golf se llama separación de la capa límite .
Capas límite
Una capa límite es la capa de fluido cerca de una superficie que no fluye a la velocidad de la corriente libre. Esta capa límite se produce en todos los objetos, ya sea una pelota de golf o un automóvil, pero la clave de la aerodinámica se encuentra en la parte posterior del objeto. Delante del objeto, la presión es mayor porque el fluido está siendo forzado alrededor del objeto mientras que detrás del objeto, la presión disminuye a medida que el fluido fluye detrás del objeto. Esta disminución de la presión se conoce como gradiente de presión adversa y está controlada por la forma general del objeto y por cómo se racionaliza. En un valor crítico, este gradiente de presión adversa en realidad hará que la velocidad en la capa límite se invierta como se muestra en la siguiente figura:
Aquí y es perpendicular a la superficie yu es la velocidad.
Esto muestra cómo la velocidad del fluido cerca de la interfaz se desacelera realmente en la parte posterior del objeto, de modo que la capa límite se “separa” del objeto, de modo que la velocidad de la corriente es cero en un punto alejado del objeto. Esto crea una fuerte fuerza hacia atrás sobre el objeto que normalmente llamamos arrastre.
Como resultado, si realmente desea racionalizar un objeto o vehículo, debe enfocarse tanto en la parte posterior del objeto como en el frente. Esta es también la razón por la cual los camiones semi producen estelas tan grandes como sus espaldas muy cuadradas que conducen a una gran separación de la capa límite y al desprendimiento de vórtices.
¿Cómo se relaciona esto con una pelota de golf? Los hoyuelos en una pelota de golf inducen una transición en el fluido del flujo laminar al turbulento. El flujo turbulento permite que el fluido fluya detrás de la esfera más fácilmente y reduce el gradiente de presión adversa. Si desea leer más al respecto, el siguiente enlace tiene una buena discusión sobre el flujo de líquido alrededor de las bolas.
http://www.physics.hku.hk/~phys0 …
Arrastre reductor
Básicamente, existen dos formas de reducir el arrastre: cambiar la forma del objeto para que esté más aerodinámico y para que el fluido no cree este gradiente de presión adverso o cambie la textura para que la capa límite se rompa y se vuelva turbulenta. Sin embargo, cambiar la textura es un esfuerzo complicado porque la textura debe ajustarse a la viscosidad del fluido, la velocidad y la forma del objeto para maximizar la utilidad. Las divisiones aumentan el arrastre de la apariencia de la forma (debido al área de superficie aumentada) por lo que la recompensa solo se puede realizar cuando se encuentra con una separación de capa límite.
Exactamente cómo los divots reducen el arrastre es una pregunta muy compleja y requiere un poco de CFD (dinámica de fluidos computacional) para responder. La idea básica es que para diferentes velocidades, puede ajustar el flujo de manera que se adhiera a la superficie más de cerca, pero ese no es mi campo, así que dejaré que alguien más responda eso. Sin embargo, puedes leer un poco más al respecto aquí y ver algunas animaciones geniales:
La turbulencia de los hoyuelos »Intellectual Ventures Lab
Pescado
Los tiburones tienen una piel con hoyuelos que logra el mismo efecto en el agua, pero se puede ver que el tamaño de los hoyuelos es mucho más pequeño. No esperaría esto porque
Curiosamente, la separación de la capa límite también es lo que permite que los peces naden. La cola de un pez provoca la separación de la capa límite a medida que se mueve de lado a lado y, por lo tanto, proporciona resistencia contra la cual el pez puede empujar. Esto solo es cierto para los flujos de alto número de Reynolds llamados flujos invisibles. En este régimen, la viscosidad solo es importante cerca de una superficie y conduce a la formación de la capa límite. Sin embargo, si pega un pez en un fluido muy espeso donde el flujo ya no es invisible, sino que alimenta el flujo . En el flujo de Stokes, las capas límite no se forman y las fuerzas de arrastre no son una función de la forma, sino más bien del área de la superficie del objeto. Para estos flujos, ir hacia atrás o hacia adelante produce la misma fuerza de arrastre en contraste con lo que normalmente experimentamos. Las bacterias normalmente experimentan este tipo de flujo y es por eso que sus mecanismos de movimiento son muy diferentes a los de un pez.
Fuentes:
Separación de capa límite
Separación de flujo
Y aquí hay uno para “hoyuelos inflables” 