Análisis de las características de respuesta del campo de viento de los sistemas de globos atados
Autores: Pang, Ce; He, Zeqing; Song, Kaiyin; Cao, Shenghong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Análisis de las características de respuesta del campo de viento de los sistemas de globos atados
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Sistemas de globos atados
Entornos de campo de viento
Modelo dinámico
Coeficientes de fuerza aerodinámica
Modelo de cable
Pruebas de oscilación en ausencia de viento
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 33
Citaciones: Sin citaciones
Los sistemas de globos atados encuentran diversos entornos de campo de viento complejos durante el vuelo. Para investigar las condiciones bajo las cuales el sistema puede operar de manera segura y suave, se establece un modelo dinámico longitudinal para sistemas de globos atados. El modelo incorpora una forma de globo aerodinámicamente optimizada con su centro aerodinámico en el centro del cuerpo. Los coeficientes de fuerza aerodinámica en estado estacionario se calculan a través de simulaciones y se ajustan a una función basada en el ángulo de ataque dentro de un rango específico. El modelo de cable complejo se simplifica utilizando el método de masa concentrada, considerando la influencia de los cables de ramificación en la posición del nodo principal. Los resultados experimentales de pruebas de oscilación en ausencia de viento en sistemas de globos atados a escala se comparan con soluciones numéricas obtenidas utilizando el modelo dinámico bajo las mismas condiciones, validando la viabilidad del modelo para simular diferentes escenarios de campo de viento. Finalmente, se analizan las características de movimiento de los sistemas de globos atados en diferentes campos de viento. Los resultados de la simulación numérica muestran que en un campo de viento horizontal de paso, la tensión del cable y el ángulo de inclinación del cable aumentan con la velocidad del viento, y cuanto más lento cambie el campo de viento, menor será el tiempo requerido para la estabilización del sistema. Las corrientes ascendentes aumentan considerablemente la probabilidad de escape del globo, mientras que las corrientes descendentes aumentan considerablemente la probabilidad de que el sistema haga contacto con el suelo. Los hallazgos de este estudio pueden proporcionar una base para seleccionar condiciones de campo de viento adecuadas y emitir advertencias de riesgo para sistemas de globos atados.
Descripción
Los sistemas de globos atados encuentran diversos entornos de campo de viento complejos durante el vuelo. Para investigar las condiciones bajo las cuales el sistema puede operar de manera segura y suave, se establece un modelo dinámico longitudinal para sistemas de globos atados. El modelo incorpora una forma de globo aerodinámicamente optimizada con su centro aerodinámico en el centro del cuerpo. Los coeficientes de fuerza aerodinámica en estado estacionario se calculan a través de simulaciones y se ajustan a una función basada en el ángulo de ataque dentro de un rango específico. El modelo de cable complejo se simplifica utilizando el método de masa concentrada, considerando la influencia de los cables de ramificación en la posición del nodo principal. Los resultados experimentales de pruebas de oscilación en ausencia de viento en sistemas de globos atados a escala se comparan con soluciones numéricas obtenidas utilizando el modelo dinámico bajo las mismas condiciones, validando la viabilidad del modelo para simular diferentes escenarios de campo de viento. Finalmente, se analizan las características de movimiento de los sistemas de globos atados en diferentes campos de viento. Los resultados de la simulación numérica muestran que en un campo de viento horizontal de paso, la tensión del cable y el ángulo de inclinación del cable aumentan con la velocidad del viento, y cuanto más lento cambie el campo de viento, menor será el tiempo requerido para la estabilización del sistema. Las corrientes ascendentes aumentan considerablemente la probabilidad de escape del globo, mientras que las corrientes descendentes aumentan considerablemente la probabilidad de que el sistema haga contacto con el suelo. Los hallazgos de este estudio pueden proporcionar una base para seleccionar condiciones de campo de viento adecuadas y emitir advertencias de riesgo para sistemas de globos atados.