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Efectos Aerodinámicos de un Intercambiador de Calor en la Superficie de un Ala

Autores: Habermann, Anaïs Luisa; Khot, Ankit; Lampl, David Emanuel; Perren, Christof

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Efectos Aerodinámicos de un Intercambiador de Calor en la Superficie de un Ala


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Aviones eléctricos híbridos
Rechazo de calor
Intercambiador de calor en la superficie del ala
Convección forzada
Eficiencia aerodinámica
Estudios de CFD RANS

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 24

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Un desafío para el diseño y análisis de configuraciones de aeronaves eléctricas híbridas es la creciente demanda en el rechazo de calor residual excesivo. Un concepto de intercambiador de calor en la superficie del ala, que se explora como parte del proyecto IMOTHEP, prevé transferir calor de los componentes eléctricos propulsores a la superficie del ala de la aeronave. Aquí, el calor se disipa y transporta principalmente por convección forzada. El presente estudio se centra en el análisis del impacto del rechazo de calor a través de la superficie del ala en las características de transferencia de calor y eficiencia aerodinámica del ala. Para este propósito, se llevan a cabo estudios de RANS CFD de perfiles aerodinámicos 2D y una geometría de hélice de ala 3D de una configuración de turbopropulsor regional en condiciones de vuelo representativas (despegue, crucero y rodaje). Para cada condición, se explora la influencia de parámetros definitorios, como altitud, velocidad del flujo libre, ángulo de ataque, temperatura de la superficie y empuje de la hélice. Se muestra que, al aumentar la temperatura de la superficie del ala en comparación con la temperatura del flujo libre, la eficiencia aerodinámica del ala se deteriora en todas las condiciones de vuelo. En condiciones de crucero de referencia, por ejemplo, la relación de sustentación a resistencia disminuye en un 4%, mientras que el coeficiente promedio de transferencia de calor se reduce en casi un 20% al aumentar la temperatura de la superficie en 300 K. Además, el chorro de la hélice mejora significativamente la capacidad de transferencia de calor del ala.

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