Diseño de Superficie Porosa con Análisis de Estabilidad para el Control de la Transición Turbulenta en la Capa Límite Hipersónica
Autores: Kim, Youngwoo; Jeong, Minjae; Cho, Suhun; Park, Donghun; Jee, Solkeun
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Diseño de Superficie Porosa con Análisis de Estabilidad para el Control de la Transición Turbulenta en la Capa Límite Hipersónica
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio
Superficie porosa
Capas límite hipersónicas
Segundo modo de Mack
Modelo de impedancia acústica
Rendimiento de estabilización
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 15
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio presenta un enfoque de diseño para una superficie porosa uniforme para controlar la transición de laminar a turbulento en capas límite hipersónicas. El enfoque se centra en suprimir el segundo modo de Mack, que es una inestabilidad dominante en las capas límite hipersónicas. El segundo modo de Mack es similar a una onda acústica en el rango de frecuencia ultrasónica y puede ser atenuado de manera efectiva por superficies porosas. Estudios anteriores han explorado superficies porosas, ya sea apuntando a una frecuencia específica o adoptando configuraciones geométricamente complejas para varias frecuencias. En contraste, el presente estudio propone un diseño de superficie porosa que estabiliza de manera efectiva el segundo modo de Mack en un amplio rango de frecuencias, manteniendo la simplicidad estructural. Además, este diseño de superficie porosa incorpora restricciones asociadas con la fabricación práctica para mejorar la fabricabilidad. Las características de absorción de las superficies porosas se evalúan con un modelo de impedancia acústica, y el rendimiento de estabilización se evalúa con la teoría de estabilidad lineal. El diseño propuesto de superficie porosa se compara con un método de diseño convencional que se centra en el segundo modo de Mack con una única frecuencia. En consecuencia, la metodología de diseño propuesta demuestra una supresión robusta y consistente del segundo modo de Mack en un amplio rango de frecuencias. Este enfoque mejora tanto el rendimiento de estabilización como la fabricabilidad con una superficie porosa uniforme, contribuyendo a su aplicación práctica en vehículos de alta velocidad.
Descripción
Este estudio presenta un enfoque de diseño para una superficie porosa uniforme para controlar la transición de laminar a turbulento en capas límite hipersónicas. El enfoque se centra en suprimir el segundo modo de Mack, que es una inestabilidad dominante en las capas límite hipersónicas. El segundo modo de Mack es similar a una onda acústica en el rango de frecuencia ultrasónica y puede ser atenuado de manera efectiva por superficies porosas. Estudios anteriores han explorado superficies porosas, ya sea apuntando a una frecuencia específica o adoptando configuraciones geométricamente complejas para varias frecuencias. En contraste, el presente estudio propone un diseño de superficie porosa que estabiliza de manera efectiva el segundo modo de Mack en un amplio rango de frecuencias, manteniendo la simplicidad estructural. Además, este diseño de superficie porosa incorpora restricciones asociadas con la fabricación práctica para mejorar la fabricabilidad. Las características de absorción de las superficies porosas se evalúan con un modelo de impedancia acústica, y el rendimiento de estabilización se evalúa con la teoría de estabilidad lineal. El diseño propuesto de superficie porosa se compara con un método de diseño convencional que se centra en el segundo modo de Mack con una única frecuencia. En consecuencia, la metodología de diseño propuesta demuestra una supresión robusta y consistente del segundo modo de Mack en un amplio rango de frecuencias. Este enfoque mejora tanto el rendimiento de estabilización como la fabricabilidad con una superficie porosa uniforme, contribuyendo a su aplicación práctica en vehículos de alta velocidad.