Estudio Numérico de Ribletes Meméticos de Piel de Tiburón en el Vórtice Trailing y el Flujo de Capa Límite del Perfil Aerodinámico de Turbina Eólica
Autores: Yang, Xiaopei; Wang, Renzhong; Zuo, Bin; Jiang, Boyan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Estudio Numérico de Ribletes Meméticos de Piel de Tiburón en el Vórtice Trailing y el Flujo de Capa Límite del Perfil Aerodinámico de Turbina Eólica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Surcos de piel de tiburón
Estructuras de riblet
Perfiles aerodinámicos
Simulaciones numéricas
Estabilidad aerodinámica
Desprendimiento de vórtices
Licencia
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Las ranuras de la piel de tiburón, conocidas por reducir la resistencia hidrodinámica, han inspirado estructuras de riblet para el control del flujo. Este estudio investiga su aplicación en perfiles aerodinámicos, donde la separación del flujo a altos ángulos de ataque (AOA) compromete la estabilidad aerodinámica y el rendimiento de las turbinas eólicas. Se realizaron simulaciones numéricas utilizando el modelo SST k- en ANSYS Fluent para analizar los riblets colocados en la superficie de succión (SS) de un perfil aerodinámico. Los riblets, orientados perpendiculares al flujo, tienen una altura y un ancho fijos de 1 mm, con longitudes totales que varían de 0.1, 0.2, 0.5 y 0.7 de la longitud de cuerda. Se examina en detalle la influencia de la geometría de los riblets en la formación de vórtices en el borde de salida (TE) y la reducción de la resistencia en condiciones de pérdida de sustentación. Los resultados indican que los riblets de tamaño adecuado suprimen la formación de vórtices secundarios y extienden el régimen de desprendimiento de vórtices 2S. Por el contrario, los riblets mal dimensionados pueden adelantar la bifurcación de Hopf en el remolino. El análisis de la estructura de la capa límite transitoria revela que la supresión del desprendimiento de vórtices se debe principalmente a que los riblets atenúan la pulsación del fluido y las tensiones de Reynolds causadas por ráfagas turbulentas.
Descripción
Las ranuras de la piel de tiburón, conocidas por reducir la resistencia hidrodinámica, han inspirado estructuras de riblet para el control del flujo. Este estudio investiga su aplicación en perfiles aerodinámicos, donde la separación del flujo a altos ángulos de ataque (AOA) compromete la estabilidad aerodinámica y el rendimiento de las turbinas eólicas. Se realizaron simulaciones numéricas utilizando el modelo SST k- en ANSYS Fluent para analizar los riblets colocados en la superficie de succión (SS) de un perfil aerodinámico. Los riblets, orientados perpendiculares al flujo, tienen una altura y un ancho fijos de 1 mm, con longitudes totales que varían de 0.1, 0.2, 0.5 y 0.7 de la longitud de cuerda. Se examina en detalle la influencia de la geometría de los riblets en la formación de vórtices en el borde de salida (TE) y la reducción de la resistencia en condiciones de pérdida de sustentación. Los resultados indican que los riblets de tamaño adecuado suprimen la formación de vórtices secundarios y extienden el régimen de desprendimiento de vórtices 2S. Por el contrario, los riblets mal dimensionados pueden adelantar la bifurcación de Hopf en el remolino. El análisis de la estructura de la capa límite transitoria revela que la supresión del desprendimiento de vórtices se debe principalmente a que los riblets atenúan la pulsación del fluido y las tensiones de Reynolds causadas por ráfagas turbulentas.