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Experimento en túnel de viento y simulación numérica de sistemas de flujo secundario en un ala supersónica

Autores: Zhang, Sheng; Lin, Zheng; Gao, Zeming; Miao, Shuai; Li, Jun; Zeng, Lifang; Pan, Dingyi

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Experimento en túnel de viento y simulación numérica de sistemas de flujo secundario en un ala supersónica


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Aeronaves
Sistemas de flujo secundario
Recuperación de presión total
Distorsión de presión total
Simulaciones numéricas
Características del flujo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 26

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los sistemas de flujo secundario en aeronaves son dispositivos de circulación de bajo flujo que se utilizan para la gestión térmica y de frío, el control del flujo y la generación de energía en aeronaves. Las características aerodinámicas de las entradas basadas en flujo principal han sido ampliamente estudiadas, pero las entradas pequeñas basadas en flujo secundario, chorros y dispositivos de soplado y succión han sido poco estudiadas. Aquí se investigan dos tipos de sistemas de flujo secundario integrados en un ala de aeronave supersónica, una entrada de aire ram y una entrada sumergida. En primer lugar, se realizan pruebas en túnel de viento bajo condiciones subsónicas, transónicas y supersónicas para probar la recuperación de presión total y la distorsión de presión total. En segundo lugar, se utilizan simulaciones numéricas para analizar las características del flujo en los sistemas de flujo secundario. Los resultados numéricos se validan con datos experimentales. Los errores de cálculo de la recuperación de presión total en los sistemas de flujo secundario de aire ram y sumergido son del 8% y del 10%, respectivamente. Los resultados de la simulación demuestran que la distorsión de presión total tiende a aumentar mientras que la recuperación de presión total disminuye con el aumento del número de Mach. A medida que el número de Mach aumenta de 0.4 a 2, la recuperación de presión total del sistema de flujo secundario de aire ram disminuye en un 68% y en un 71% para el sistema sumergido. Además, la distorsión de presión total de los sistemas de flujo secundario de aire ram y sumergido aumenta en 19.7 veces y 8.3 veces, respectivamente. En tercer lugar, se estudia un mecanismo de flujo detallado basado en el método de simulación. Se encuentra que la separación del flujo en la parte frontal del tubo es inducida por gradientes de presión adversos, que determinan principalmente la recuperación de presión total en la salida. El vórtice tridimensional en el tubo es causado principalmente por el cambio en la forma de la sección transversal, lo que influye en la distorsión de presión total.

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