Desafíos de las simulaciones de abandono de alta fidelidad completamente acopladas
Autores: Müller, Maximilian; Woidt, Malte; Haupt, Matthias; Horst, Peter
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2019
Acceso abierto
Artículo científico
2019
Desafíos de las simulaciones de abandono de alta fidelidad completamente acopladas
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Certificación de aeronaves
Resistencia a choques
Simulaciones de aterrizaje forzoso
Acoplamiento fluido-estructural
Modelo estructural
Modelo multiescala
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 16
Citaciones: Sin citaciones
Un elemento importante del proceso de certificación de aeronaves es la demostración de la resistencia a impactos de la estructura en caso de un aterrizaje de emergencia sobre el agua, también conocido como aterrizaje forzoso. Los nuevos métodos de simulación numérica, que incorporan la interacción entre el fluido y la estructura, abren una vía prometedora para modelar el aterrizaje forzoso a escala completa. Este estudio se centra en dos cuestiones principales de las simulaciones de aterrizaje forzoso de alta fidelidad: el desarrollo de un marco de acoplamiento fluido-estructura adecuado y la generación del modelo estructural de la aeronave. La primera cuestión se aborda mediante la implementación de un enfoque de acoplamiento particionado, que combina un solucionador de fluidos hidrodinámicos de volumen finito así como un solucionador estructural de elementos finitos. El marco desarrollado se valida mediante dos experimentos similares al aterrizaje forzoso, que consideran la prueba de caída de un cilindro rígido y una carcasa cilíndrica deformable. Los resultados de los estudios de validación indican que se necesita una alternativa al enfoque de particionado estándar de Dirichlet-Neumann si está presente un fuerte efecto de masa añadida. Para la simulación a escala completa del aterrizaje forzoso de aeronaves, los modelos estructurales se vuelven más complejos y deben tener en cuenta los daños. Debido a su alta localización, el daño crea grandes diferencias en la escala del modelo y generalmente conlleva severas no linealidades en el modelo. Para abordar el problema del aumento del esfuerzo computacional para tales modelos, se presenta el proceso de desarrollo de un modelo multiescala para la simulación de la falla de los marcos del fuselaje.
Descripción
Un elemento importante del proceso de certificación de aeronaves es la demostración de la resistencia a impactos de la estructura en caso de un aterrizaje de emergencia sobre el agua, también conocido como aterrizaje forzoso. Los nuevos métodos de simulación numérica, que incorporan la interacción entre el fluido y la estructura, abren una vía prometedora para modelar el aterrizaje forzoso a escala completa. Este estudio se centra en dos cuestiones principales de las simulaciones de aterrizaje forzoso de alta fidelidad: el desarrollo de un marco de acoplamiento fluido-estructura adecuado y la generación del modelo estructural de la aeronave. La primera cuestión se aborda mediante la implementación de un enfoque de acoplamiento particionado, que combina un solucionador de fluidos hidrodinámicos de volumen finito así como un solucionador estructural de elementos finitos. El marco desarrollado se valida mediante dos experimentos similares al aterrizaje forzoso, que consideran la prueba de caída de un cilindro rígido y una carcasa cilíndrica deformable. Los resultados de los estudios de validación indican que se necesita una alternativa al enfoque de particionado estándar de Dirichlet-Neumann si está presente un fuerte efecto de masa añadida. Para la simulación a escala completa del aterrizaje forzoso de aeronaves, los modelos estructurales se vuelven más complejos y deben tener en cuenta los daños. Debido a su alta localización, el daño crea grandes diferencias en la escala del modelo y generalmente conlleva severas no linealidades en el modelo. Para abordar el problema del aumento del esfuerzo computacional para tales modelos, se presenta el proceso de desarrollo de un modelo multiescala para la simulación de la falla de los marcos del fuselaje.