Asistencia en el diseño de perfiles aerodinámicos mediante la identificación mejorada de estructuras de flujo coherentes
Autores: Avanzi, Filippo; De Vanna, Francesco; Ruan, Yin; Benini, Ernesto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Asistencia en el diseño de perfiles aerodinámicos mediante la identificación mejorada de estructuras de flujo coherentes
Categoría
Procesos industriales
Subcategoría
Diseño de procesos industriales
Palabras clave
Estudio
Marco
Flujo
Perfil aerodinámico
Descomposición ortogonal propia espectral
CFD
Cargas aerodinámicas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio discute un marco general para identificar las características no estacionarias de un flujo pasado por un perfil aerodinámico oscilante en condiciones de caída dinámica profunda. En particular, el trabajo tiene como objetivo demostrar las ventajas para el proceso de diseño de la Descomposición Ortogonal Propia Espectral al producir de manera precisa modelos reducidos confiables de sistemas de CFD y comparar esta técnica con modelos estándar basados en instantáneas. Se utiliza el sistema de ecuaciones de Navier-Stokes promediado por Reynolds, acoplado con el modelo de turbulencia SST, para producir el conjunto de datos, el cual consiste en un perfil aerodinámico NACA 0012 en movimiento de cabeceo. Se realiza un análisis modal tanto en los campos de velocidad como de presión, mostrando que, para valores vectoriales, un ajuste adecuado del proceso de filtrado permite obtener mejores resultados en comparación con las formulaciones basadas en instantáneas y extraer estructuras de flujo coherentes altamente correlacionadas que de otro modo no se detectarían. Filtros más amplios, en particular, producen una mayor coherencia sin afectar la respuesta de frecuencia típica de los modos acoplados. Por el contrario, la descomposición del campo de presión se ve drásticamente afectada por las propiedades de la ventana. En conclusión, la reconstrucción espectral de bajo orden del campo de presión permite una excelente predicción de las cargas aerodinámicas. Además, el análisis muestra que los modelos basados en instantáneas tienen un mejor rendimiento en los valores de CFD durante el ciclo de cabeceo, mientras que los métodos basados en espectros se ajustan mejor a las fluctuaciones de las cargas.
Descripción
Este estudio discute un marco general para identificar las características no estacionarias de un flujo pasado por un perfil aerodinámico oscilante en condiciones de caída dinámica profunda. En particular, el trabajo tiene como objetivo demostrar las ventajas para el proceso de diseño de la Descomposición Ortogonal Propia Espectral al producir de manera precisa modelos reducidos confiables de sistemas de CFD y comparar esta técnica con modelos estándar basados en instantáneas. Se utiliza el sistema de ecuaciones de Navier-Stokes promediado por Reynolds, acoplado con el modelo de turbulencia SST, para producir el conjunto de datos, el cual consiste en un perfil aerodinámico NACA 0012 en movimiento de cabeceo. Se realiza un análisis modal tanto en los campos de velocidad como de presión, mostrando que, para valores vectoriales, un ajuste adecuado del proceso de filtrado permite obtener mejores resultados en comparación con las formulaciones basadas en instantáneas y extraer estructuras de flujo coherentes altamente correlacionadas que de otro modo no se detectarían. Filtros más amplios, en particular, producen una mayor coherencia sin afectar la respuesta de frecuencia típica de los modos acoplados. Por el contrario, la descomposición del campo de presión se ve drásticamente afectada por las propiedades de la ventana. En conclusión, la reconstrucción espectral de bajo orden del campo de presión permite una excelente predicción de las cargas aerodinámicas. Además, el análisis muestra que los modelos basados en instantáneas tienen un mejor rendimiento en los valores de CFD durante el ciclo de cabeceo, mientras que los métodos basados en espectros se ajustan mejor a las fluctuaciones de las cargas.