Efecto de la Rugosidad en el Flujo Pasando Cuerpos Ejesimétricos a Alta Incidencia
Autores: Jiménez-Varona, José; Liaño, Gabriel; Castillo, José L.; García-Ybarra, Pedro L.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Efecto de la Rugosidad en el Flujo Pasando Cuerpos Ejesimétricos a Alta Incidencia
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Flujo
Inestabilidad
Simulación
CFD
Lámina de vórtices
URANS
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
El flujo a bajos números de Mach y altos ángulos de ataque sobre configuraciones axisimétricas no es simétrico. El mecanismo que desencadena la asimetría es una combinación de una inestabilidad global (temporal) y una inestabilidad convectiva (espacial). Esta última inestabilidad es causada por la rugosidad y otras imperfecciones geométricas, que conducen a fuerzas dependientes del ángulo de rodadura. El flujo en estas condiciones tiene una estructura compleja de lámina de vórtices, con dos o tres regiones de flujo diferentes. Una simulación precisa mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) es, por lo tanto, muy desafiante, y muchos investigadores han empleado códigos de Simulación de Grandes Remolinos (LES). Este estudio demuestra que los métodos de Navier-Stokes promediados en Reynolds no estacionarios (URANS) son una alternativa adecuada, si se utiliza Simulación Adaptativa a la Escala (SAS). Este método es capaz de capturar las principales características del flujo, siempre que se utilicen mallas finas, que logren similitud geométrica entre la geometría mallada y el objeto real, y pasos de tiempo pequeños. También se demuestra que, al utilizar métodos URANS en combinación con SAS, se obtienen diferencias significativas en las fuerzas globales y locales dependiendo de la rugosidad superficial del modelo, un resultado que coincide con varias pruebas en túneles de viento.
Descripción
El flujo a bajos números de Mach y altos ángulos de ataque sobre configuraciones axisimétricas no es simétrico. El mecanismo que desencadena la asimetría es una combinación de una inestabilidad global (temporal) y una inestabilidad convectiva (espacial). Esta última inestabilidad es causada por la rugosidad y otras imperfecciones geométricas, que conducen a fuerzas dependientes del ángulo de rodadura. El flujo en estas condiciones tiene una estructura compleja de lámina de vórtices, con dos o tres regiones de flujo diferentes. Una simulación precisa mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) es, por lo tanto, muy desafiante, y muchos investigadores han empleado códigos de Simulación de Grandes Remolinos (LES). Este estudio demuestra que los métodos de Navier-Stokes promediados en Reynolds no estacionarios (URANS) son una alternativa adecuada, si se utiliza Simulación Adaptativa a la Escala (SAS). Este método es capaz de capturar las principales características del flujo, siempre que se utilicen mallas finas, que logren similitud geométrica entre la geometría mallada y el objeto real, y pasos de tiempo pequeños. También se demuestra que, al utilizar métodos URANS en combinación con SAS, se obtienen diferencias significativas en las fuerzas globales y locales dependiendo de la rugosidad superficial del modelo, un resultado que coincide con varias pruebas en túneles de viento.