Investigación en túnel de viento de cargas transitorias de hélices para condiciones de flujo no axial
Autores: Moreira, Catharina; Herzog, Nikolai; Breitsamter, Christian
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación en túnel de viento de cargas transitorias de hélices para condiciones de flujo no axial
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Desarrollos recientes
Vehículos eléctricos de despegue y aterrizaje vertical
Cargas aero-mecánicas transitorias de hélices
Configuraciones de vehículos
Cargas aerodinámicas
Enfoque experimental
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Los desarrollos recientes en vehículos eléctricos de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) muestran la necesidad de una mejor comprensión de las cargas aero-mecánicas transitorias de las hélices para condiciones de flujo no axial. La variedad de configuraciones de vehículos conceptualizadas con diferentes hélices en términos de geometría de las palas, número de palas y su concepto de integración general resulta en cargas aerodinámicas en las hélices que son diferentes de las de las hélices de aviones de ala fija convencionales o de los rotores de helicópteros. Tales cargas aerodinámicas variables deben ser consideradas en el diseño del vehículo en su conjunto y también en el diseño detallado de sus respectivos sistemas de propulsión eléctrica. Por lo tanto, se lleva a cabo un enfoque experimental en dos geometrías de palas de hélice diferentes y un número variable de palas con el objetivo de explorar las características en condiciones de flujo no axial. Los datos experimentales se comparan con los resultados calculados de un enfoque de Teoría de Elemento de Palas de Baja Fidelidad (BEMT). Se muestra que los coeficientes de empuje promedio y de fuerza lateral aumentan con el ángulo de flujo, y esta tendencia es capturada por el método numérico implementado. Se muestra que el empuje medido y las fuerzas en el plano oscilan a la frecuencia de paso de la pala y sus armónicos, con amplitudes más altas a mayores ángulos de flujo o menor número de palas.
Descripción
Los desarrollos recientes en vehículos eléctricos de despegue y aterrizaje vertical (eVTOL) muestran la necesidad de una mejor comprensión de las cargas aero-mecánicas transitorias de las hélices para condiciones de flujo no axial. La variedad de configuraciones de vehículos conceptualizadas con diferentes hélices en términos de geometría de las palas, número de palas y su concepto de integración general resulta en cargas aerodinámicas en las hélices que son diferentes de las de las hélices de aviones de ala fija convencionales o de los rotores de helicópteros. Tales cargas aerodinámicas variables deben ser consideradas en el diseño del vehículo en su conjunto y también en el diseño detallado de sus respectivos sistemas de propulsión eléctrica. Por lo tanto, se lleva a cabo un enfoque experimental en dos geometrías de palas de hélice diferentes y un número variable de palas con el objetivo de explorar las características en condiciones de flujo no axial. Los datos experimentales se comparan con los resultados calculados de un enfoque de Teoría de Elemento de Palas de Baja Fidelidad (BEMT). Se muestra que los coeficientes de empuje promedio y de fuerza lateral aumentan con el ángulo de flujo, y esta tendencia es capturada por el método numérico implementado. Se muestra que el empuje medido y las fuerzas en el plano oscilan a la frecuencia de paso de la pala y sus armónicos, con amplitudes más altas a mayores ángulos de flujo o menor número de palas.