Análisis numérico del efecto Magnus en las fuerzas sobre un cuerpo axisimétrico a alta incidencia
Autores: Jiménez-Varona, José
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Análisis numérico del efecto Magnus en las fuerzas sobre un cuerpo axisimétrico a alta incidencia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Movimiento
Fuerza de Magnus
ángulos de ataque
Rugosidad
Vórtices
Dinámica de Fluidos Computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
El movimiento de rodadura es el movimiento en el que un cuerpo vuela a un ángulo de inclinación constante con respecto al vector de velocidad del flujo libre, mientras experimenta una rotación angular constante alrededor de su eje longitudinal. Un efecto de este movimiento es la aparición de una fuerza y un momento de Magnus, que se suman a las fuerzas y momentos estáticos. Un problema que surge a altos ángulos de ataque es que el flujo no es simétrico en estas condiciones, lo que lleva a una fuerza lateral no nula a una tasa de giro cero. Además, la rugosidad induce un efecto de ángulo de rodadura en las fuerzas laterales y normales, y por lo tanto en los momentos. Luego, a bajas tasas de rodadura, la predicción es difícil de evaluar debido a las complejas interacciones causadas por las paredes en movimiento, la rugosidad y los vórtices de desprendimiento que aparecen en el lado de sotavento. La dinámica de fluidos computacional (CFD) es una herramienta adecuada para investigar estos efectos no lineales, particularmente a altos ángulos de ataque. Puede ayudar a proporcionar un modelo más preciso de las fuerzas y momentos y ofrecer información sobre el complejo campo de flujo. Es necesario utilizar modelos de turbulencia de alto nivel, cálculos transitorios y mallas finas para capturar el campo de flujo y obtener fuerzas, momentos y sus derivadas precisas. Los cálculos han mostrado que el flujo no es simétrico con la tasa de rodadura. Hay diferencias dependiendo del signo de la velocidad de giro. Las fuerzas de Magnus son difíciles de determinar a partir de las fuerzas totales, ya que hay efectos no lineales significativos.
Descripción
El movimiento de rodadura es el movimiento en el que un cuerpo vuela a un ángulo de inclinación constante con respecto al vector de velocidad del flujo libre, mientras experimenta una rotación angular constante alrededor de su eje longitudinal. Un efecto de este movimiento es la aparición de una fuerza y un momento de Magnus, que se suman a las fuerzas y momentos estáticos. Un problema que surge a altos ángulos de ataque es que el flujo no es simétrico en estas condiciones, lo que lleva a una fuerza lateral no nula a una tasa de giro cero. Además, la rugosidad induce un efecto de ángulo de rodadura en las fuerzas laterales y normales, y por lo tanto en los momentos. Luego, a bajas tasas de rodadura, la predicción es difícil de evaluar debido a las complejas interacciones causadas por las paredes en movimiento, la rugosidad y los vórtices de desprendimiento que aparecen en el lado de sotavento. La dinámica de fluidos computacional (CFD) es una herramienta adecuada para investigar estos efectos no lineales, particularmente a altos ángulos de ataque. Puede ayudar a proporcionar un modelo más preciso de las fuerzas y momentos y ofrecer información sobre el complejo campo de flujo. Es necesario utilizar modelos de turbulencia de alto nivel, cálculos transitorios y mallas finas para capturar el campo de flujo y obtener fuerzas, momentos y sus derivadas precisas. Los cálculos han mostrado que el flujo no es simétrico con la tasa de rodadura. Hay diferencias dependiendo del signo de la velocidad de giro. Las fuerzas de Magnus son difíciles de determinar a partir de las fuerzas totales, ya que hay efectos no lineales significativos.