Investigación de la reducción de calor y arrastre inducida por cavidades orientadas hacia adelante en flujo hipersónico
Autores: Ding, Ning; Chang, Jianlong; Liu, Junhui
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Investigación de la reducción de calor y arrastre inducida por cavidades orientadas hacia adelante en flujo hipersónico
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Diseño
Vehículos hipersónicos
Calor
Reducción de arrastre
Cavidad orientada hacia adelante
Modelo de simulación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
El diseño de sistemas de reducción de calor y arrastre para vehículos hipersónicos ha atraído una amplia atención global. En este estudio, se emplean las ecuaciones de Navier-Stokes y el modelo de turbulencia SST k- para establecer un modelo de simulación para la reducción de calor y arrastre inducida por una cavidad orientada hacia adelante. Los métodos numéricos se validan utilizando resultados experimentales existentes. Se investigan las características de oscilación de la onda de choque en la proa y el choque dentro de la cavidad en flujos hipersónicos. Se discuten los mecanismos de reducción de calor y arrastre de la cavidad orientada hacia adelante. Se analizan de manera integral los efectos del diámetro y la profundidad de la cavidad en la reducción de arrastre y calor. Los resultados obtenidos muestran que se logra una reducción en el arrastre y el calor cuando se añade una cavidad orientada hacia adelante al vehículo. Las principales razones para esta reducción de calor son el mecanismo del anillo frío y el mecanismo de conversión de energía. El tamaño del anillo frío se ve significativamente afectado por el diámetro de la cavidad, mientras que el mecanismo de conversión de energía es más sensible a las variaciones en el diámetro. La reducción máxima en la carga de calor es del 2.2%, y la reducción máxima en el número de Stanton es del 25.3%. Los aumentos tanto en el diámetro como en la profundidad mejoran la reducción de arrastre, logrando una reducción promedio de arrastre de aproximadamente el 1.65%.
Descripción
El diseño de sistemas de reducción de calor y arrastre para vehículos hipersónicos ha atraído una amplia atención global. En este estudio, se emplean las ecuaciones de Navier-Stokes y el modelo de turbulencia SST k- para establecer un modelo de simulación para la reducción de calor y arrastre inducida por una cavidad orientada hacia adelante. Los métodos numéricos se validan utilizando resultados experimentales existentes. Se investigan las características de oscilación de la onda de choque en la proa y el choque dentro de la cavidad en flujos hipersónicos. Se discuten los mecanismos de reducción de calor y arrastre de la cavidad orientada hacia adelante. Se analizan de manera integral los efectos del diámetro y la profundidad de la cavidad en la reducción de arrastre y calor. Los resultados obtenidos muestran que se logra una reducción en el arrastre y el calor cuando se añade una cavidad orientada hacia adelante al vehículo. Las principales razones para esta reducción de calor son el mecanismo del anillo frío y el mecanismo de conversión de energía. El tamaño del anillo frío se ve significativamente afectado por el diámetro de la cavidad, mientras que el mecanismo de conversión de energía es más sensible a las variaciones en el diámetro. La reducción máxima en la carga de calor es del 2.2%, y la reducción máxima en el número de Stanton es del 25.3%. Los aumentos tanto en el diámetro como en la profundidad mejoran la reducción de arrastre, logrando una reducción promedio de arrastre de aproximadamente el 1.65%.