Un Estudio Integral sobre las Características Aerodinámicas de un Rotor Controlado Eléctricamente Usando el Método de Lattice Boltzmann
Autores: Wang, Lingzhi; Su, Taoyong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un Estudio Integral sobre las Características Aerodinámicas de un Rotor Controlado Eléctricamente Usando el Método de Lattice Boltzmann
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Rotor controlado eléctricamente
Rotor sin plato oscilante
Sistema de flaps en el borde de salida
Método de Boltzmann en red
Características aerodinámicas
Deflexión del flap
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Un rotor controlado eléctricamente (ECR) es un tipo de rotor sin plato oscilante que implementa el control primario a través del sistema de flaps en el borde de salida en lugar de un plato oscilante y demuestra un gran potencial en la reducción de vibraciones y la mitigación del ruido. En este artículo, se emplea el método de simulación numérica mesoscópica conocido como el método de Boltzmann en red (LBM) para investigar las características aerodinámicas de un ECR. En el LBM, se resuelve la ecuación de transporte de Boltzmann discretizada para simular el movimiento macroscópico del fluido, y se aplica el modelo D3Q27 para este estudio. Los efectos de la deflexión del flap sobre las características aerodinámicas del ECR pueden incluirse con precisión con la adecuada resolución de la red de pared refinada. Sobre esta base, se aplica la estrategia de refinamiento adaptativo del vórtice para rastrear la evolución del vórtice y capturar adecuadamente los detalles de la estructura del vórtice en el campo de flujo del vórtice. Basado en este método, se puede establecer un modelo de análisis aerodinámico para el ECR en la plataforma de simulación XFlow. El modelo de análisis aerodinámico se valida, y los resultados indican que el LBM puede capturar con precisión los detalles del campo de flujo del rotor y calcular la carga aerodinámica de la pala, así como predecir el flujo descendente del rotor. Por lo tanto, basado en este modelo, se analizan las características aerodinámicas del ECR en condiciones de vuelo en estacionario y hacia adelante, y se pueden capturar los efectos de la deflexión del flap sobre la estructura del vórtice, el flujo inducido y la carga del disco. Los resultados indican que una deflexión de flap relativamente grande requerida para ajustar el rotor causará un vórtice de vórtice de flap adicional e intenso en el campo de flujo del vórtice del ECR, además de la vorticidad concentrada en la punta y la raíz de la pala demostrada en el campo de flujo del vórtice del rotor convencional, y así cambiar significativamente las distribuciones del flujo inducido por el disco y la carga aerodinámica.
Descripción
Un rotor controlado eléctricamente (ECR) es un tipo de rotor sin plato oscilante que implementa el control primario a través del sistema de flaps en el borde de salida en lugar de un plato oscilante y demuestra un gran potencial en la reducción de vibraciones y la mitigación del ruido. En este artículo, se emplea el método de simulación numérica mesoscópica conocido como el método de Boltzmann en red (LBM) para investigar las características aerodinámicas de un ECR. En el LBM, se resuelve la ecuación de transporte de Boltzmann discretizada para simular el movimiento macroscópico del fluido, y se aplica el modelo D3Q27 para este estudio. Los efectos de la deflexión del flap sobre las características aerodinámicas del ECR pueden incluirse con precisión con la adecuada resolución de la red de pared refinada. Sobre esta base, se aplica la estrategia de refinamiento adaptativo del vórtice para rastrear la evolución del vórtice y capturar adecuadamente los detalles de la estructura del vórtice en el campo de flujo del vórtice. Basado en este método, se puede establecer un modelo de análisis aerodinámico para el ECR en la plataforma de simulación XFlow. El modelo de análisis aerodinámico se valida, y los resultados indican que el LBM puede capturar con precisión los detalles del campo de flujo del rotor y calcular la carga aerodinámica de la pala, así como predecir el flujo descendente del rotor. Por lo tanto, basado en este modelo, se analizan las características aerodinámicas del ECR en condiciones de vuelo en estacionario y hacia adelante, y se pueden capturar los efectos de la deflexión del flap sobre la estructura del vórtice, el flujo inducido y la carga del disco. Los resultados indican que una deflexión de flap relativamente grande requerida para ajustar el rotor causará un vórtice de vórtice de flap adicional e intenso en el campo de flujo del vórtice del ECR, además de la vorticidad concentrada en la punta y la raíz de la pala demostrada en el campo de flujo del vórtice del rotor convencional, y así cambiar significativamente las distribuciones del flujo inducido por el disco y la carga aerodinámica.