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Actuadores de chorro pulsado basados en osciladores fluidos para el control de separación de flujo

Autores: Löffler, Stephan; Ebert, Carola; Weiss, Julien

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Actuadores de chorro pulsado basados en osciladores fluidos para el control de separación de flujo


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Separación de flujo
Superficies aerodinámicas
Control
Actuadores
Chorro pulsado
Osciladores fluidos

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El control de la separación de flujo en superficies aerodinámicas sigue siendo un objetivo fundamental para el transporte aéreo del futuro. En las alas de los aviones y en las superficies de control, los efectos de la separación de flujo incluyen la disminución de la sustentación, el aumento de la resistencia y una mayor inestabilidad y ruido del flujo, todos los cuales son perjudiciales para el rendimiento del vuelo, el consumo de combustible y las emisiones ambientales. Se han diseñado muchos tipos de actuadores en el pasado para contrarrestar los efectos negativos de la separación de flujo, desde generadores de vórtices pasivos hasta métodos activos como chorros sintéticos, actuadores de plasma o chorros barridos. En la Cátedra de Aerodinámica de la TU Berlín, se ha logrado un éxito significativo mediante el uso de actuadores de chorro pulsado (PJA) que operan expulsando una cantidad determinada de fluido a una frecuencia específica a través de una ranura en forma de hendidura en la superficie de prueba, aumentando así la captación y el momento en una capa límite en separación y, por lo tanto, retrasando la separación de flujo. Los PJA anteriores se implementaron utilizando válvulas solenoides de conmutación rápida para regular la amplitud y la frecuencia del chorro. En los últimos años, las válvulas mecánicas han sido reemplazadas por osciladores fluidos (FO) en un intento de generar la autoridad de control deseada sin partes móviles, allanando así el camino para futuras aplicaciones industriales. En el presente artículo, presentamos un análisis en profundidad del flujo y del diseño que afectan el funcionamiento de tales PJA basados en FO. Comenzamos revisando el conocimiento actual sobre el mecanismo de control de la separación de flujo con PJA antes de embarcarnos en un análisis detallado de los PJA basados en FO de una sola etapa. En particular, mostramos que hay un régimen fundamental donde la frecuencia de oscilación está principalmente impulsada por la longitud del bucle de retroalimentación. Además, hay regímenes de orden superior donde la frecuencia de oscilación se incrementa significativamente. Se discuten los parámetros que influyen en la oscilación en los diferentes regímenes y se propone una estrategia para incorporar este nuevo conocimiento en el diseño de futuros actuadores.

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