Aeroelasticidad Estática Usando Aerodinámica de Alta Fidelidad en un Esquema Acoplado en Escalon y ROM
Autores: Kafkas, Angelos; Lampeas, George
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2020
Acceso abierto
Artículo científico
2020
Aeroelasticidad Estática Usando Aerodinámica de Alta Fidelidad en un Esquema Acoplado en Escalon y ROM
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Tecnología
Comportamiento aeroelástico
Estructuras aeroespaciales
Solucionadores aerodinámicos
Limitaciones
Baja fidelidad
Campo de flujo
Dispositivos de transformación
Incertidumbre
Costo computacional
Modelos de orden reducido
Comportamiento aeroelástico estático
Esquema acoplado escalonado
Series de Volterra
Parámetros estructurales
Razones de amortiguamiento
Frecuencias naturales
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 26
Citaciones: Sin citaciones
La tecnología actual para evaluar el comportamiento aeroelástico de las estructuras aeroespaciales se basa en el acoplamiento escalonado entre solvers estructurales y aerodinámicos linealizados de baja fidelidad, que tiene limitaciones inherentes, aunque ha sido probado y confiable fuera de la región transónica. Estas limitaciones surgen de las suposiciones en la formulación de la aerodinámica linealizada y de la menor fidelidad en la descripción del campo de flujo que rodea la estructura. La validez de la aerodinámica de baja fidelidad también se degrada rápidamente con la desviación de una forma aerodinámica típica debido a la inclusión de varios dispositivos de control, huecos o discontinuidades. A medida que las alas innovadoras tienden a volverse más flexibles e incluyen una variedad de dispositivos de transformación, se espera que el uso de aerodinámica linealizada de baja fidelidad en el análisis aeroelástico tienda a inducir niveles más altos de incertidumbre en los resultados. Una solución obvia a estos problemas es utilizar aerodinámica de alta fidelidad. Sin embargo, el uso de aerodinámica de alta fidelidad incurre en un costo computacional muy alto. Varias formulaciones de modelos de orden reducido han mostrado resultados prometedores en la reducción del costo computacional. En el presente trabajo, se obtiene el comportamiento aeroelástico estático de tres problemas aeroelásticos característicos utilizando tanto un esquema acoplado escalonado tridimensional completo como un modelo de orden reducido basado en series de Volterra en el dominio del tiempo. Se destaca la capacidad del modelo de orden reducido para mantenerse válido en un amplio rango de presiones dinámicas alrededor de un número de Mach específico (y régimen de número de Reynolds si se considera el flujo viscoso) y la capacidad de modificar parámetros estructurales como las razones de amortiguamiento y las frecuencias naturales.
Descripción
La tecnología actual para evaluar el comportamiento aeroelástico de las estructuras aeroespaciales se basa en el acoplamiento escalonado entre solvers estructurales y aerodinámicos linealizados de baja fidelidad, que tiene limitaciones inherentes, aunque ha sido probado y confiable fuera de la región transónica. Estas limitaciones surgen de las suposiciones en la formulación de la aerodinámica linealizada y de la menor fidelidad en la descripción del campo de flujo que rodea la estructura. La validez de la aerodinámica de baja fidelidad también se degrada rápidamente con la desviación de una forma aerodinámica típica debido a la inclusión de varios dispositivos de control, huecos o discontinuidades. A medida que las alas innovadoras tienden a volverse más flexibles e incluyen una variedad de dispositivos de transformación, se espera que el uso de aerodinámica linealizada de baja fidelidad en el análisis aeroelástico tienda a inducir niveles más altos de incertidumbre en los resultados. Una solución obvia a estos problemas es utilizar aerodinámica de alta fidelidad. Sin embargo, el uso de aerodinámica de alta fidelidad incurre en un costo computacional muy alto. Varias formulaciones de modelos de orden reducido han mostrado resultados prometedores en la reducción del costo computacional. En el presente trabajo, se obtiene el comportamiento aeroelástico estático de tres problemas aeroelásticos característicos utilizando tanto un esquema acoplado escalonado tridimensional completo como un modelo de orden reducido basado en series de Volterra en el dominio del tiempo. Se destaca la capacidad del modelo de orden reducido para mantenerse válido en un amplio rango de presiones dinámicas alrededor de un número de Mach específico (y régimen de número de Reynolds si se considera el flujo viscoso) y la capacidad de modificar parámetros estructurales como las razones de amortiguamiento y las frecuencias naturales.