Dinámica de Fluidos del Vórtice de Rotor Interactuando con una Superficie de Agua
Autores: Bai, Xing-Zhi; Zhang, Zhe; Wu, Wen-Hua; Wang, Xiao; Zhan, Qi; Zhang, Dai-Xian; Yu, Lei
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Dinámica de Fluidos del Vórtice de Rotor Interactuando con una Superficie de Agua
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Robótica
Palabras clave
Rotor
Superficie del agua
Efecto cerca del agua
Gota
Características aerodinámicas
Mecanismos de flujo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Los vehículos de tipo rotor que operan en medios cruzados siempre inducen flujos de aire-agua considerablemente complejos al acercarse a la superficie del agua, lo que resulta en una pérdida de empuje relativo y daños estructurales en el rotor. Las interacciones entre la superficie del agua y el estela del rotor traen riesgos potenciales al proceso de medios cruzados, conocido como el efecto cercano al agua del rotor. En este artículo, se utilizan investigaciones experimentales para explorar la dinámica de fluidos del efecto cercano al agua del rotor. Se llevó a cabo una observación cualitativa de gotas en las palas de rotor comerciales de 0.25 m y 0.56 m de diámetro y en el ventilador ductado de 0.07 m de diámetro cerca de la superficie del agua primero para obtener una comprensión cualitativa de las características de las gotas. Los resultados muestran que la estela del rotor causó deformación de la superficie del agua, desprendimiento de gotas, salpicaduras y arrastre hacia el disco del rotor. La depresión formada por el flujo descendente del rotor al impactar la superficie del agua se denomina como tres modos: hendidura, salpicadura y penetración, y se analiza principalmente la correlación entre los modos de depresión y las características aerodinámicas del rotor. Se estudiaron los mecanismos de flujo del modo de hendidura utilizando la técnica de velocimetría de imágenes de partículas (PIV). Los resultados mostraron que la cavidad y la corona líquida alteran claramente la dirección del flujo de los chorros de la superficie del agua, pero no todos los rotores cerca del agua entran en el estado de anillo de vórtice. Se revelaron dos mecanismos de salpicadura, incluyendo la eyección directa de gotas en el borde de la depresión y el desgarro de la corona líquida por los chorros de la superficie del agua. El vórtice de la punta de la pala en el chorro de superficie es una causa potencial de arrastre hacia el disco del rotor y de la ruptura secundaria de la gota.
Descripción
Los vehículos de tipo rotor que operan en medios cruzados siempre inducen flujos de aire-agua considerablemente complejos al acercarse a la superficie del agua, lo que resulta en una pérdida de empuje relativo y daños estructurales en el rotor. Las interacciones entre la superficie del agua y el estela del rotor traen riesgos potenciales al proceso de medios cruzados, conocido como el efecto cercano al agua del rotor. En este artículo, se utilizan investigaciones experimentales para explorar la dinámica de fluidos del efecto cercano al agua del rotor. Se llevó a cabo una observación cualitativa de gotas en las palas de rotor comerciales de 0.25 m y 0.56 m de diámetro y en el ventilador ductado de 0.07 m de diámetro cerca de la superficie del agua primero para obtener una comprensión cualitativa de las características de las gotas. Los resultados muestran que la estela del rotor causó deformación de la superficie del agua, desprendimiento de gotas, salpicaduras y arrastre hacia el disco del rotor. La depresión formada por el flujo descendente del rotor al impactar la superficie del agua se denomina como tres modos: hendidura, salpicadura y penetración, y se analiza principalmente la correlación entre los modos de depresión y las características aerodinámicas del rotor. Se estudiaron los mecanismos de flujo del modo de hendidura utilizando la técnica de velocimetría de imágenes de partículas (PIV). Los resultados mostraron que la cavidad y la corona líquida alteran claramente la dirección del flujo de los chorros de la superficie del agua, pero no todos los rotores cerca del agua entran en el estado de anillo de vórtice. Se revelaron dos mecanismos de salpicadura, incluyendo la eyección directa de gotas en el borde de la depresión y el desgarro de la corona líquida por los chorros de la superficie del agua. El vórtice de la punta de la pala en el chorro de superficie es una causa potencial de arrastre hacia el disco del rotor y de la ruptura secundaria de la gota.